等级孔材料指同一主体材料存在两种或者两种以上不同孔道结构，具有层次性、贯通性及规律性特征，是近二十年具有重大应用背景的新兴材料。在自然界生物漫长的自然演化过程中，生物体形成的最优化的等级孔精细结构拥有物质及能量的高效传输、交换、存储及转化等功能特性，为解决能源储存和转化效率低这一重大科学难题提供了崭新的科学理念。因此仿生等级孔材料的研究已成为能源环境催化领域的国际前沿和研究热点。理解并遵循生物体系中高效等级孔构效关系这一等级规律，实现多层次、多尺度、多组分的微纳精细结构的仿生精确构筑及其能源存储及转化功能的开发和高效利用，是等级孔材料领域的重大挑战。该项目针对等级孔结构的构筑规律及耦合作用机制这一关键科学问题，以仿生设计-合成理论-功能创新为导向，深入系统地研究了生命体系等级规律，揭示了生命系统等级规律在材料制备科学中的普适性，建立了高性能仿生等级孔材料设计新理论，开发了合成新型仿生等级结构纳米孔功能材料新方法，实现了等级孔结构的多层次、多尺度、多组分的贯通仿生可控构筑，提出了等级孔材料高效能量、物质、电子和离子传递等功能机制，发展了高效率、高性能的能源储存新材料及太阳能高效转化新途径，开创并引领了等级孔材料领域的发展。在材料科学前沿领域取得了以下三个方面的重大科学成果：

1)揭示了仿生等级孔结构自生现象反应机理并拓展了等级孔结构自生现象，建立了仿生等级孔结构的自生及可控构筑新方法，为复杂等级孔结构制备奠定了科学基础。实现了从宏观到微观、从微米尺度到纳米尺度、从单一组分到复杂组分的等级孔的贯通仿生精准构筑及微纳精细结构的可控调节，突破了长期以来微孔、介孔和大孔多个级别孔道结构跨尺度多组分贯通复合的重大瓶颈。

2)建立了不同等级孔结构电极材料与电化学及储能性能的关系，发现了仿生等级孔结构材料中电化学反应过程的本质以及电子和离子的快速等级通道传递机制，开发了基于仿生等级孔结构高性能电极材料的纳米多孔优化设计方法和等级结构高能晶面调控策略，等级孔结构二氧化钛等电极材料的放电比容量提升达28％，为发展高效率、高性能的能源储存新材料提供了新的科学依据。

3)发现并从理论计算和实验两方面证实了仿生等级孔结构液相增强光子在等级孔道结构中的传输路径和驻留时间，进而大幅提高太阳光吸收转化率这一慢光子效应。揭示了仿生等级孔结构与慢光子效应的关系，建立了具有慢光子效应新型高效仿生等级孔结构的制备新方法，实现了等级孔结构慢光子效应在高效能量转化中的精细调控，液相光催化反应活性增强达40％，为太阳能高效转化提供了新的重要途径。

该项目期间在Angew.Chem.Int.Ed.等国际高水平学术期刊上共发表SCI论文45篇，其中8篇代表性论文SCI他引1153次，单篇最高他引427次，其中两篇为ESI高被引论文。得到了美国艺术与科学院院士、世界仿生领域先驱、哈佛大学Joanna Aizenberg教授在内的10余位国内外院士和诸多国际著名学者大篇幅正面引用和评价。项目组入选教育部长江学者创新团队，获中国侨联“创新团队“创新奖。1人入选“教育部新世纪人才”计划、2人入选湖北省“楚天学者”计划，1人“楚天学子”计划，2人获湖北省“杰出青年”称号。第一完成人BAOLIAN SU(苏宝连)受邀在国内外大型重要学术会议做大会报告和主旨报告50余次，是迄今等级孔(关键词Hierarchically porous，Scopus搜索)发表文章数量世界第一，也当选比利时皇家科学院院士，欧洲科学院院士及英国皇家化学会会士，获国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)新材料与合成杰出贡献奖及比利时Francqui首席教授荣誉。

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