该项目属于功能复合材料领域。面向能源与资源高效利用等关系国计民生和可持续发展的关键领域，该项目从电子传输、电子转移、电子-空穴分离等提升材料性能的本质因素出发，以组装微纳结构单元和构筑纳米异质界面为核心，历经十余年的研究，在国家自然科学基金、863计划等项目支持下，发展了系列多级结构材料制备的新方法，在国际上率先深入系统地开展了纳米异质界面的构筑方法及其对特定功能的强化机制研究，实现了对能源与资源高效利用过程中系列关键材料的电子/离子传输、电子转移及电子-空穴分离的有效调控。在多级结构复合材料的制备方法、异质界面的构筑理念及材料性能定制等方面取得了创新性研究成果。重要科学发现如下：

(1)首次提出了调控多级结构内纳米异质界面提升储能材料电子/离子传输效率的新思路；发展了高性能纳米氧化物和纳米碳三维互穿导电网络的跨维度构筑新方法：在微观尺度下揭示了氧化物-纳米碳异质界面间电荷的传输机制：获得了一系列具有快充性质的关键储能材料,实现单电极6分钟充至满容量的90%以上，电极寿命相比同期国内外的报道提升2-3倍。

(2)建立了在多孔基材内定向落位贵金属粒子或功能有机小分子构筑纳米异质界面的新方法：揭示了催化体系中电子-质子快速转移及底物-活性中心-产物分子间高效输运的机制；突破了醇氧化、胺合成等系列重要化学反应非绿色和效率低的瓶颈，实现了以氧气为氧源无碱条件下醇氧化反应的高效催化，产率高于94%,选择性近100%；获得了可高效催化“氧化-选择性加成-转移氢化”连串反应的双活性中心催化剂。

(3)发展了原子尺度内调控晶格匹配实现纳米尺度层次基元之间吸引与排斥作用的新方法；通过基元识别与组装作用实现了金属-氧化物及氧化物-氧化物等异质结构的可控制备；揭示了异质结构中电子转移和电子-空穴分离的规律；大幅提升了可见光下高活性自由基在异质界面的生成速率，实现了30分钟内99.99%大肠杆菌的快速杀灭，比常规杀菌材料性能提高3个数量级。

8篇代表性论文SCI他引501次，单篇最高他引102次；获国家发明专利授权16项。培养教育部长江学者1名，国家百千万人才1名，新世纪优秀人才3名。依托相关研究成果，项目完成人作为第一完成人获教育部自然科学奖一等奖1项、北京市科学技术奖二等奖1项和浙江省高校科研成果奖一等奖1项。

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