《过渡金属晶态材料的合成与结构性能调控》

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该项目属于化学学科中无机化学领域。

金属有机骨架和复合氧化物作为一大类重要的功能晶态材料多年来受到广泛关注,已成为无机化学、材料化学、能源化学等学科研究的前沿与热点,并日益与材料、物理、能源及环境等多学科交叉融合。新型过渡金属有机骨架材料(Tm-MOFs)和Bi系过渡金属(W/Ti)复合氧化物的可控合成、结构性能调控及功能化是该项目研究的难点与核心问题。围绕这些科学问题,从结构设计和可控合成入手,系统构筑了系列具有独特磁、吸附(多孔)、催化等性质的新型过渡金属晶态材料,研究了构件结构、模板剂、溶剂、温度等各种因素对合成、结构与性能的影响,阐明了合成-结构-性能的本构关系,深化了对其结构性能调控规律的认识,为相关材料的设计合成提供了依据,对过渡金属化学的发展具有创造性贡献。

(1)过渡金属有机骨架材料的创新合成与结构性能调控发展了混配有机模块合成法和表面活性剂诱导合成法,设计合成了多类结构独特的Tm-MOFs,阐明了配体特征与骨架结构、性能的内在相关性,为合理构筑过渡金属混合配体框架材料提供了科学依据。

(2)微孔与催化过渡金属有机骨架材料的构筑与性能调控功能导向设计合成了系列新型具有微孔与催化功能的Tm-MOFs材料,重点研究了它们的气体储存与分离、光催化等性能,总结了导向设计合成规律和构效关系,对设计相关功能Tm-MOFs具有指导意义,推进了MOF材料的研究进程。

(3)光催化Bi系过渡金属(W/Ti)复合氧化物的合成与结构性能调控拓展了一步水热法、静电纺丝法在设计合成高效Bi系过渡金属(W/Ti)复合氧化物光催化材料中的应用,揭示了结构形貌与可见光催化性能之间的本构关系,为该类材料的设计与性能调控提供了新方法和技术。

该项目围绕过渡金属晶态材料的可控合成与结构性能调控开展研究,承担国家/省级项目5项,取得了系列成果并得到国内外同行的高度关注和认可:8篇代表性论文综合影响因子61.046,3篇为ESI高被引论文,被Chem.Rev、Coord.Chem.Rev.、Energy&Environ.Sci.、J.Am.Chem.Soc.、Nano Energy等期刊他引942次,篇均117.75次,培养博硕士研究生33人。

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