2017年科研創(chuàng)新項(xiàng)目中期評價(jià)報(bào)告【模板】

2017年度科研創(chuàng)新項(xiàng)目中期評估報(bào)告項(xiàng)目編號：2017-01-07-00-02-E000101.項(xiàng)目基本情況（相關(guān)內(nèi)容與申請書一致）項(xiàng)目名稱純有機(jī)室溫磷光發(fā)射功能材料的構(gòu)建及性能項(xiàng)目負(fù)責(zé)人馬驤聯(lián)系方式********依托學(xué)校XX大學(xué)項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)間2017年6月29日項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)100萬元預(yù)計(jì)完成時(shí)間2022年6月30日涉及學(xué)科一級學(xué)科:化學(xué)工程與技術(shù)〃化學(xué)（限填主要涉及的一級學(xué)科3個(gè)）研究目標(biāo)及預(yù)期成果（1）設(shè)計(jì)并制備出多個(gè)結(jié)構(gòu)新穎，具有特定RTP發(fā)射功能的超分子體系。構(gòu)建出多個(gè)結(jié)構(gòu)或功能新穎的RTP超分子聚合物體系和水凝膠體系，并通過多種外界刺激來實(shí)現(xiàn)調(diào)控RTP超分子聚合物的形貌和功能的可逆調(diào)控。（2）制備出系列RTP功能的純有機(jī)共聚物，同時(shí)根據(jù)材料RTP性能反饋來優(yōu)化共聚物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)展RTP功能優(yōu)化的新型共聚物。（3）本項(xiàng)目預(yù)期能在國外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表20-25篇較高質(zhì)量的研究論文，申請發(fā)明專利5-6項(xiàng)。（4）培養(yǎng)碩博士研究生10-12名。參加國際學(xué)術(shù)會議4-5次。2017-2019年度研究計(jì)劃設(shè)計(jì)合成共軛更大的新型磷光體客體分子，對合成的客體化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。研究體系的光物理和光化學(xué)性能。利用設(shè)計(jì)合成的磷光體染料客體分子單元，基于主客體識別作用構(gòu)建主鏈型的RTP超分子聚合物，制備基于主客體聚合物，對超分子聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌的表征。基于以上超分子聚合物，制備相應(yīng)的RTP水凝膠材料體系。2..項(xiàng)目階段性進(jìn)展情況（說明：1.階段性指項(xiàng)目立項(xiàng)至今；2.項(xiàng)目績效分解目標(biāo)、指標(biāo)內(nèi)容、指標(biāo)目標(biāo)值與預(yù)算評審申報(bào)文本一致；3.目標(biāo)值完成情況中涉及的相關(guān)研究成果應(yīng)在表4中予以體現(xiàn)）項(xiàng)目績效目標(biāo)分解與完成情況分解目標(biāo)指標(biāo)內(nèi)容指標(biāo)目標(biāo)值目標(biāo)值完成情況產(chǎn)出目標(biāo)發(fā)表科研論文10-13篇SCI論文26篇申請發(fā)明專利2-3項(xiàng)4項(xiàng)（2項(xiàng)授權(quán)）1

培養(yǎng)研究生5-6名8名效果目標(biāo)發(fā)表科研論文一區(qū)和一區(qū)化學(xué)材料期刊二區(qū)以上25篇申請發(fā)明專利申請發(fā)明專利2項(xiàng)4項(xiàng)（2項(xiàng)授權(quán)）培養(yǎng)研究生5-6名2名博士,6名碩士影響力目標(biāo)發(fā)表科研論文主要發(fā)表于一區(qū)和二區(qū)期刊上二區(qū)以上25篇申請發(fā)明專利爭取專利公開和授權(quán)2項(xiàng)授權(quán)，2項(xiàng)公開培養(yǎng)研究生個(gè)別研究生爭取獲國家獎學(xué)金3名獲國家獎學(xué)金項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展與完成情況項(xiàng)目按照計(jì)劃順利實(shí)施，超額完成了階段性研究成果目標(biāo)。已經(jīng)設(shè)計(jì)合成了多個(gè)結(jié)構(gòu)新穎、具有RTP發(fā)射功能的超分子體系，制備了數(shù)個(gè)具有高效室溫磷光發(fā)射的無定形純有機(jī)聚合物材料體系。在Acc.Chem.Res.，JACS，Angew.Chem.Int.Ed.，Chem.Sci.，Adv.Opt.Mater.，Chem.Commun.和Ind.Eng.Chem.Res.等期刊發(fā)表SCI論文26篇，申請發(fā)明專利4項(xiàng)（授權(quán)2項(xiàng)），已經(jīng)指導(dǎo)2名博士和6名碩士畢業(yè)，參加國際學(xué)術(shù)會議3次。項(xiàng)目已取得的重要成果代表性成果1：純有機(jī)無定形態(tài)無重原子室溫磷光聚合物材料。純有機(jī)室溫磷光材料憑借其長壽命的發(fā)光、多樣化的設(shè)計(jì)和方便制備等特點(diǎn)有望在光電材料和生化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。該研究工作中，研究團(tuán)隊(duì)通過將各種含氧官能團(tuán)取代的苯基磷光單體與丙烯酰胺簡單二兀共聚，非常便捷地制備了一系列具有高效室溫磷光發(fā)射的無定形態(tài)聚合物材料。此類無定形態(tài)材料因其超長的壽命和高效的量產(chǎn)，可以通過肉眼觀察到發(fā)光現(xiàn)象，并且值得注意的是，該工作機(jī)U用氧原子上孤對電子促進(jìn)的n-n*躍遷來提高系間穿越幾率，代替了該類體系中常見的鹵素重原子，實(shí)現(xiàn)了無重原子無定形態(tài)的室溫磷光發(fā)射。丙烯酰胺聚合物鏈之間的氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)既能固定磷光團(tuán)來抑制其非輻射躍遷，也能提供微環(huán)境來隔絕猝火分子，從而確保該體系能實(shí)現(xiàn)高效的室溫磷光發(fā)射。同時(shí)，由于體系中并未使用到鹵素重原子，使得三線態(tài)發(fā)光壽命大大增加，移除激發(fā)光源后發(fā)光現(xiàn)象仍可以持續(xù)5s。該研究成果首次報(bào)道了無重原子無定形態(tài)純有機(jī)室溫磷光聚合物材料，制備方法新穎、簡便且通用，發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.（2018,57,10854-10858）上，受到了期刊

編輯和審稿人的高度評價(jià)（Top5%）,并被選為VIP論文和期刊內(nèi)封面報(bào)道。代表性成果2：純有機(jī)小分子室溫磷光材料。通過X將有機(jī)重原子磷光染料基團(tuán)修飾到B-環(huán)糊精上，非常便捷地制備了一系列具有高效室溫磷光發(fā)射的無定型態(tài)有機(jī)小分子化合物。這類無定形固態(tài)的環(huán)糊精衍生物間的氫鍵環(huán)境既能固定磷光團(tuán)來抑制其非輻射弛豫，也能將磷光團(tuán)與外界猝滅物質(zhì)相隔離，從而確保分子能實(shí)現(xiàn)高效的室溫磷光發(fā)射。同時(shí)，由于環(huán)糊精自身擁有能夠選擇性地包結(jié)芳香化合物的較大疏水空腔，他們還選擇利用其中一個(gè)環(huán)糊精主體衍生物與熒光客體分子利用主客體作用在水中進(jìn)行預(yù)組裝來共建超分子體系，制備出具有磷光-熒光共發(fā)射且多色發(fā)光（包括白光發(fā)射）可調(diào)控性質(zhì)的包合物材料。該研究成果首次報(bào)道了純有機(jī)小分子無定型態(tài)室溫磷光材料，制備方法新穎、簡單且通用，該研究工作發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.（2018,140,1916-1923）上，受到了期刊編輯和審稿人的高度評價(jià)（Top5%）,并被選為期刊封面報(bào)道。近期以來，團(tuán)隊(duì)在基于功能染料的有機(jī)光電（熒光和室溫磷光）功能組裝材料領(lǐng)域取得了一系列重要成果（Angew.Chem.Int.Ed.,2019,DOI:10.1002/anie.*********;ACSAppl.Mater.Inter.,2019,11,14399;Adv.OpticalMater.2019,7,********；Chem.Sci.2018,9,5709等），并受邀在國際頂級化學(xué)期刊Acc.Chem.Res.（2019,52,738）撰寫了綜述。下階段項(xiàng)目研究計(jì)劃基于前期研究，制備相應(yīng)的RTP水凝膠材料。通過各種手段研究超分子聚合物的刺激-響應(yīng)性能，研究超分子聚合物水凝膠材料的自修復(fù)、形狀記憶等宏觀材料性能。研究超分子聚合物薄膜等簡單器件的RTP性能等。將以上設(shè)計(jì)合成的磷光體染料單元引入到聚合單體中，采用與其他聚合單體共聚的策略，制備共聚物。研究共聚物的RTP發(fā)射波長，量子效率，壽命等光物理光化學(xué)性能，研究共聚物結(jié)構(gòu)與RTP發(fā)射性能的關(guān)系規(guī)律，研究濕度，溫度變化等外界刺激對共聚物RTP性能的影響。拓展以上構(gòu)建的RTP超分子，超分子聚合物和共聚物的功能應(yīng)用，制備RTP發(fā)光材料器件，生物成像等方面的潛在應(yīng)用。整理相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)表研究成果。及時(shí)總結(jié)并提交項(xiàng)目進(jìn)展和結(jié)題報(bào)告。

目前存在的問題與其他需要說明的事項(xiàng)無。3.項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)執(zhí)行表（說明：1.單位：萬元；2.實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)截止到2019年12月投入年度2017年2018年2(教委下?lián)苜Y助金額2020學(xué)校資助金額00其他資助金額00合計(jì)2020支出1教委已下?lián)苜Y助金額}科目2017年預(yù)算經(jīng)費(fèi)實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)2018年預(yù)算經(jīng)費(fèi)實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)2019年預(yù)算經(jīng)費(fèi)設(shè)備費(fèi)（不含50萬以上大型科學(xué)儀器）4059.07材料費(fèi)46.296543.34測試化驗(yàn)加工費(fèi)10.220010.11燃料動力費(fèi)00000差旅費(fèi)22.322921.62會議費(fèi)000005

國際合作與交流費(fèi)1012.00出版/文獻(xiàn)/信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)00.1478000勞務(wù)費(fèi)7.211.012764.06其中：1.參與項(xiàng)目研究的研究生、博士后7.211.012764.062.訪問學(xué)者000003.非在編在崗研究人員000004.科研輔助人員00000專家咨詢費(fèi)0.80100其他費(fèi)用（需注明具體內(nèi)容）00000合計(jì)2020202020執(zhí)行率（實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)合計(jì)/預(yù)算經(jīng)費(fèi)合計(jì)*100%）100%100%94.87%付正在項(xiàng)目編號：2017-01-07-00-02-E000131.項(xiàng)目基本情況（相關(guān)內(nèi)容與申請書一致）項(xiàng)目名稱新型碳基復(fù)合多級結(jié)構(gòu)儲能材料精準(zhǔn)構(gòu)筑與調(diào)控機(jī)制項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李春忠聯(lián)系方式********依托學(xué)校XX大學(xué)項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)間2017年6月29日項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)300萬元預(yù)計(jì)完成時(shí)間2022年12月31日涉及學(xué)科一級學(xué)科：材料科學(xué)與工程，化學(xué)工程技術(shù)（限填主要涉及的一級學(xué)科3個(gè)）研究目標(biāo)及預(yù)期成果研究目標(biāo)：面向新能源領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用，發(fā)展碳基復(fù)合多級結(jié)構(gòu)材料限域反應(yīng)精準(zhǔn)構(gòu)筑和控制新方法，可控合成電化學(xué)性能優(yōu)異的表面耦合結(jié)構(gòu)、孔道嵌入結(jié)構(gòu)和二維插層結(jié)構(gòu)過渡金屬化合物碳基復(fù)合新材料，揭示材料結(jié)構(gòu)的形成、演化和控制機(jī)制，建立復(fù)合材料多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控方法。針對碳基復(fù)合多級結(jié)構(gòu)材料限域反應(yīng)制備過程，建立多尺度的平衡態(tài)密度泛函理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論，以及量子化學(xué)計(jì)算和分子模擬結(jié)合的多尺度模擬方法，闡明反應(yīng)-擴(kuò)散的耦合機(jī)制及其對材料生長過程的影響，甄別其中的多種控制機(jī)制及其相互關(guān)系，闡明其對材料微結(jié)構(gòu)形成的影響。設(shè)計(jì)制備超級電容器和鋰離子電池等原型器件，研究其電化學(xué)特征及應(yīng)用性能，探討材料結(jié)構(gòu)與其電化學(xué)性能的關(guān)系及其調(diào)控規(guī)律，以及材料微結(jié)構(gòu)對電子傳輸行為的影響規(guī)律，最終建立材料微結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能之間的構(gòu)效關(guān)系，為發(fā)展新型電池和超級電容器提供新的材料體系。

預(yù)期成果：1、發(fā)展碳基復(fù)合多級結(jié)構(gòu)能源材料限域反應(yīng)精準(zhǔn)構(gòu)筑和控制新方法，可控合成電化學(xué)性能優(yōu)異的表面耦合結(jié)構(gòu)、孔道嵌入結(jié)構(gòu)和二維插層結(jié)構(gòu)過渡金屬化合物碳基復(fù)合新材料，揭示多級結(jié)構(gòu)的形成、演化和控制機(jī)制，建立復(fù)合材料多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控方法。2、針對碳基復(fù)合多級結(jié)構(gòu)材料限域反應(yīng)制備過程，建立多尺度的平衡態(tài)密度泛函理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論，以及量子化學(xué)計(jì)算和分子模擬結(jié)合的多尺度模擬方法，闡明反應(yīng)-擴(kuò)散的耦合機(jī)制及其對材料生長過程的影響，甄別其中的多種控制機(jī)制及其相互關(guān)系，為材料微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制提供理論基礎(chǔ)。3、設(shè)計(jì)制備鋰離子電池和超級電容器等原型器件，研究其電化學(xué)特征及應(yīng)用性能，探討材料結(jié)構(gòu)與其電化學(xué)性能的關(guān)系及其調(diào)控規(guī)律，以及材料微結(jié)構(gòu)對電子傳輸行為的影響規(guī)律，最終建立材料微結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能之間的構(gòu)效關(guān)系。4、石墨烯表面耦合金屬化合物復(fù)合電極材料的比電容量》1200mAhg-1;孔道嵌入結(jié)構(gòu)復(fù)合電極材料比電容量〉800mAhg-1，循環(huán)壽命＞2000次；二維插層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極材料比電容量〉1000mAhg-1,5c下比電容量＞800mAhg-1，循環(huán)壽命＞500次。5、在材料、化學(xué)及化學(xué)工程等領(lǐng)域的國際重要期刊發(fā)表論文3545篇，申請發(fā)明專利1520項(xiàng)。培養(yǎng)博士研究生12-16名，碩士研究生16-20名。8

2.項(xiàng)目階段性進(jìn)展情況（說明：1.階段性指項(xiàng)目立項(xiàng)至今；2.項(xiàng)目績效分解目標(biāo)、指標(biāo)內(nèi)容、指標(biāo)目標(biāo)值與預(yù)算評審申報(bào)文本一致；3.目標(biāo)值完成情況中涉及的相關(guān)研究成果應(yīng)在表4中予以體現(xiàn)）項(xiàng)目績效目標(biāo)分解與完成情況分解目標(biāo)指標(biāo)內(nèi)容指標(biāo)目標(biāo)值目標(biāo)值完成情況產(chǎn)出目標(biāo)分別采用直接插層、預(yù)撐插層、剝離復(fù)合、層層組裝等方法制備插層結(jié)構(gòu)前驅(qū)體。制備出高性能插層材料完成研究主體層板和插層客體間的相互作用及組裝條件對合成前驅(qū)體的組成、結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，研究主、客體基元組裝的熱力學(xué)和動力學(xué)過程揭示出材料生長的規(guī)律完成發(fā)展碳基復(fù)合多級結(jié)構(gòu)能源材料限域反應(yīng)精準(zhǔn)構(gòu)筑和控制新方法，可控合成電化學(xué)性能優(yōu)異的表面耦合結(jié)構(gòu)、孔道嵌入結(jié)構(gòu)和二維插層結(jié)構(gòu)過渡金屬化合物碳基復(fù)合新材料。揭示多級結(jié)構(gòu)的形成、演化和控制機(jī)制，建立復(fù)合材料多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)控方法。完成效果目標(biāo)吟十f發(fā)表文章35完成9

申請發(fā)明專利26完成培養(yǎng)博士研究生10完成培養(yǎng)碩士研究生20完成影響力目標(biāo)2017年項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展與完成情況.項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)度完成情況2017年已為項(xiàng)目做了良好的前期準(zhǔn)備工作。對于石墨烯表面耦合金屬化合物復(fù)合材料，利用結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑晶面誘導(dǎo)和反應(yīng)工藝協(xié)同調(diào)控的策略對材料進(jìn)行了初步合成。項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展與完成情況利用介孔材料規(guī)整的孔道構(gòu)筑微反應(yīng)器，研究孔道內(nèi)原位反應(yīng)制備金屬硫化物嵌入式結(jié)構(gòu)的工藝條件；初步選擇了金屬硫化物前驅(qū)體，探討了金屬硫化物在管道內(nèi)的分布。項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展與完成情況初步探索了制備插層結(jié)構(gòu)前驅(qū)體的方法，為之后研究主體層板和插層客體間的相互作用及組裝條件對合成前驅(qū)體的組成、結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，研究主、客體基元組裝的熱力學(xué)和動力學(xué)過程奠定了基礎(chǔ)。.項(xiàng)目具體實(shí)施進(jìn)展（1）利用機(jī)械濕法球磨，實(shí)現(xiàn)了百克級NCA@rGO三元復(fù)合正極材料的制備。在球磨過程中，氧化石墨烯原位被熱還原，且均勻包覆在NCA一次納米顆粒的表面，從而有效抑制了NCA納米顆粒表面巖鹽相的產(chǎn)生，顯著提高了NCA的循環(huán)穩(wěn)定性。僅添加1%的氧化石墨，就可以使NCA的比電容量提升44.3%。在1C下經(jīng)過100次循環(huán)后，比容量僅僅損失8.3%與市售石墨負(fù)極組裝袋裝電池后，也具有非常優(yōu)異的電化學(xué)性能。10（2）利用三維碳纖維布表面的微區(qū)刻蝕和功能化，在其表面成功地構(gòu)筑了高密度的、牢固的MoS/C異質(zhì)納米片陣列。所制備的MoS/CNSAs2 2直接用作鈉電負(fù)極時(shí)，在0.2Ag-1下，容量高達(dá)433mAhg-1,即使在10Ag-1下，仍可得到232mAhg-1容量。在3Ag-1下，循環(huán)壽命長達(dá)10000圈且容量仍可保持在?300mAhg-1,這是目前報(bào)道的最好的MoS2基鈉電負(fù)極。（3）我們首次利用限域硫化蒸鍍的方法制備了中空單晶SnS@C納米微球。此微球不但具有有效的緩沖空腔，同時(shí)單晶特性又實(shí)現(xiàn)了電子和離子在固相中的快速傳輸。在作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)展現(xiàn)了高的可逆比容量（在電流密度為100mA苧，具有936.5mAh苧），優(yōu)異的倍率（在電流密度為5000mAg-1，仍具有556.6mAhg-1）和循環(huán)性能（250圈后容量仍保留829.8mAhg-1）。2018年項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展與完成情況.項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)度完成情況本項(xiàng)目按計(jì)劃已完成2018年進(jìn)度，主要研究內(nèi)容如下：利用Ti3c2層間的孔道構(gòu)筑微反應(yīng)器，開發(fā)了孔道內(nèi)原位反應(yīng)制備金屬化合物/碳嵌入式結(jié)構(gòu)的工藝條件，并精準(zhǔn)制備了在Ti3c2表面的垂直生長MoS納米晶。采用直接插層、預(yù)撐插層、剝離復(fù)合、層層組裝2的方法制備插層結(jié)構(gòu)前驅(qū)體，通過煅燒的方式可控合成了MoS2納米球和N、S共摻雜的rGO組成的MoS/rGO納米囊泡結(jié)構(gòu)，并揭示了其電化2學(xué)性能增強(qiáng)的原因。合成了超薄MoS2納米片原位生長在多孔碳球上，建立了納米材料成核生長機(jī)理及形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究方法，研究了納米材料制備及組裝過程的微觀機(jī)制及控制原理，闡明了石墨烯表面功能基團(tuán)等表面性質(zhì)對金屬化合物材料結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。11.項(xiàng)目具體實(shí)施進(jìn)展（1）近年來，Ti3C2作為MXene家族最具代表性的成員，表面富含大量功能基團(tuán)以及高導(dǎo)電率和寬層間距，是一種典型的基于離子嵌入/脫出儲存能量的贗電容材料，在發(fā)展高能量密度超級電容器中吸引了廣泛關(guān)注。受此啟發(fā)，我們基于Ti3C2層間的限域反應(yīng)調(diào)控，利用靜電作用將含鉬的陰離子引入到CTAB擴(kuò)層并修飾的Ti3c2層間，再經(jīng)過低溫煅燒后，實(shí)現(xiàn)了1-3層MoS2納米晶在Ti3c2表面的垂直生長。所合成的MoS/Ti3c2復(fù)合物不僅有效的耦合了MoS2的高比容量特性和TiC高功率特性，還創(chuàng)造了大量邊位和活性位，實(shí)現(xiàn)更多的Li+/Na+儲存。獨(dú)特的層間限域作用以及Mo-C共價(jià)鍵（evidencedbyXPS）使MoS2納米晶牢固錨定在層間，顯著增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。結(jié)果，MoS/Ti3c2復(fù)合物在20A/g的高電流密度下，儲鋰容量高達(dá)340mAh/g，接近石墨負(fù)極理論比電容量。同時(shí)也表現(xiàn)出顯著提升的儲鈉比容量（在0.05mA/g下，傳遞了450mAh/g容量）。更重要的是，所合成的復(fù)合材料在儲鋰/鈉方面具有非常優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（＞1000次）。當(dāng)前發(fā)展的二維層間限域反應(yīng)策略為精確控制材料納米結(jié)構(gòu)提供了可能。相關(guān)工作發(fā)表在Adv.Funct.Mater.2018,28,********上。（2）我們采用簡單的模板協(xié)助，快速冷干，最后煅燒的方法制備出由MoS）納米球和N，S共摻雜的rGO組成的MoS/rGO納米囊泡結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：首先，高比表面積的石墨烯很好地將MoS2前驅(qū)體進(jìn)行分散，促進(jìn)了囊泡結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，同時(shí)由于石墨烯帶負(fù)電，這種囊泡結(jié)構(gòu)還可以通過靜電作用組裝到帶正電的柔性碳纖維布上。其次，中空的MoS/rGO納米囊泡結(jié)構(gòu)暴露出極大的活性比表面積，使得活性物質(zhì)2與電解液充分接觸，有利于鋰離子的嵌入和脫出，高導(dǎo)電性的石墨烯作為基底材料，不僅改善了MoS2的電學(xué)性能，也有利于電子通過石墨烯網(wǎng)絡(luò)快速傳輸，從而增強(qiáng)了復(fù)合材料的電化學(xué)性能。當(dāng)作為鋰離子電池陽12極材料時(shí)，復(fù)合材料制備的電極表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，在0.1和5Ag-1的電流密度下，容量分別為964和528mAhg-1，在200圈循環(huán)后，電流密度0.5Ag-1下容量保持率為85%。最后我們將這種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步組裝到柔性碳布基底上，作為無粘結(jié)劑的柔性電極，同樣獲得了較為優(yōu)異的電化學(xué)性能。相關(guān)工作發(fā)表在Chem.Eng.J.2018,350,10661072上。（3）開發(fā)具有快速充放電能力和長壽命的鋰離子電池用電極材料是當(dāng)前面臨的巨大挑戰(zhàn).本文中，我們通過一個(gè)簡單的擴(kuò)散過程控制設(shè)計(jì)并合成了超薄MoS2納米片原位生長在多孔碳球上。這種類海綿狀的多孔碳納米球不僅可以吸附并儲存大量的電解質(zhì)，有效地縮短了電化學(xué)反應(yīng)過程中離子的傳輸路徑；而且還能用作類彈性體來緩沖表面活性電極材料在充放電過程中的結(jié)構(gòu)變化。此外，這些超薄MoS2納米片的層間距擴(kuò)大到0.89納米，極大地豐富電化學(xué)活性位點(diǎn)。因此，與相應(yīng)的MoS/C絮狀2物相比，所制備的MoS/C納米球表現(xiàn)出更高的比電容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)2定性.我們希望這種設(shè)計(jì)理念可以延伸到其他高倍率、穩(wěn)定電極材料的制備。相關(guān)工作發(fā)表在Sci.ChinaMater.2018,61,1049-1056上。（4）基于插入式反應(yīng)實(shí)現(xiàn)儲鋰的7。2，除了具有優(yōu)異的穩(wěn)定性（脫嵌鋰時(shí)體積膨脹＜4%），它與S之間還易成共價(jià)鍵，有效抑制金屬硫化物在電化學(xué)過程中發(fā)生的多硫穿梭效應(yīng)。這里，我們開發(fā)了一種簡單、可放大的方法實(shí)現(xiàn)了超細(xì)的TiO2納米顆粒均勻、牢固的分散在剝離的MoS2納米片上（TiO/e-MoS?hybrids）。TiO2納米顆粒的引入不僅可以作為spacer來阻止e-MoS2再堆積，促進(jìn)了電解液浸潤，提高活性位點(diǎn)利用率，而且其與MoS2納米片表面的界面工程可以顯著強(qiáng)化MoS2納米片的機(jī)械強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)定MoS2納米片結(jié)構(gòu)的作用，從而確保優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。結(jié)果，所制備的復(fù)合物顯著提升了其儲鋰性能，在0.1Ag-1時(shí)，儲鋰容量達(dá)到623mAhg-1；在10Ag-1時(shí)，儲鋰容量仍可保持13200mAhg-i。且經(jīng)過500次的循環(huán)，比容量沒有明顯衰減。本工作揭示了MoS2負(fù)極實(shí)用化過程中應(yīng)遵循的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，該理念還可以擴(kuò)展到其他具有明顯體積變化的二維鋰離子電池負(fù)極材料。相關(guān)工作發(fā)表在Chem.Eng.J.,2018,345,320-326上。2019年項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展與完成情況.項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)度完成情況本項(xiàng)目按計(jì)劃已完成2019年進(jìn)度，主要研究內(nèi)容如下：基于插層結(jié)構(gòu)前驅(qū)體在層間限域空間內(nèi)進(jìn)行插層客體的可控聚合反應(yīng)，研究了合成工藝條件及主、客體間的相互作用對復(fù)合材料組成結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律；研究了層間限域構(gòu)筑的復(fù)合材料的分散性以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；研究了不同孔徑和制備工藝對介孔內(nèi)合成量子點(diǎn)形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響，探討主-客體復(fù)合材料制備過程與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。.項(xiàng)目具體實(shí)施進(jìn)展(1)基于Ti3c2MXene表面化學(xué)豐富的特征，利用靜電自組裝策略，實(shí)現(xiàn)了Fe3O4納米晶在Ti3c2層間的牢固錨定。得益于二維物理限域及共價(jià)相互作用(Ti-O-Fe)的協(xié)同效應(yīng)，有效解決了Fe3O4納米晶分散性及鋰化動態(tài)過程中的體積效應(yīng)問題，促進(jìn)了各組分活性位點(diǎn)的充分暴露及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。并且，Ti-O-Fe共價(jià)鍵誘發(fā)的電荷極化，顯著加速了鋰化反應(yīng)動力學(xué)及電子轉(zhuǎn)移。作為鋰離子電池負(fù)極材料，展現(xiàn)出優(yōu)異的倍率及循環(huán)穩(wěn)定性。在0.1Ag-1下具有1172mAhg-1的容量，20Ag-1仍具有366mAhg-1；并且5Ag-1的電流密度下循環(huán)1000圈容量保持率高達(dá)90%?；诖耍ㄟ^真空抽濾的方法能夠獲得厚度連續(xù)可調(diào)的自支撐電極，表面電導(dǎo)率高達(dá)45.7Scm-1，且經(jīng)過200次反復(fù)彎折后幾乎不變，展現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械力學(xué)特征。直接用于鋰離子電池負(fù)極材料，面容量高達(dá)4.2mAhcnK，且負(fù)載量從1.3mgcnK提高到4.4mgcnK時(shí)，面14積比容量線性增加，而質(zhì)量容量幾乎不衰減。經(jīng)100次連續(xù)充放電測試后，自支撐電極厚度及微觀納米片結(jié)構(gòu)變化不明顯且容量穩(wěn)定保持。相關(guān)工作發(fā)表在Chem.Eng.Sci.2020,212,115342上。（2）通過靜電自組裝策略以及隨后的分解反應(yīng)控制在輕質(zhì)化石墨烯泡沫基體上組裝了MoS2納米晶嵌入無定型碳骨架柔性電極，采用MD模擬了硫代鉬酸胺與葡萄糖的共混過程，發(fā)現(xiàn)形成嵌入結(jié)構(gòu)的必要條件是硫代鉬酸胺優(yōu)先熱分解。在此基礎(chǔ)上，基于反應(yīng)動力學(xué)和過渡態(tài)理論建立金屬硫化物形成速率和碳前驅(qū)體碳化速率之間的匹配關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了MoS2納米晶在碳骨架中的均勻分散。單片電極的重量為3.0mg/cm2,表現(xiàn)出非常優(yōu)異的彎曲和扭曲機(jī)械性能。采用機(jī)械壓實(shí)手段對電極片進(jìn)行疊片處理，如四層疊加可獲得負(fù)載量為12.0mg/cm2的柔性電極。直接作為鋰離子電池負(fù)極，其重量比電容量無明顯變化，約為600mAh/g。值得注意的是，隨著層數(shù)的增加，面積比電容量展示出非常好的線性關(guān)系，最高達(dá)670mAh/cm2。如此優(yōu)異的性能主要?dú)w因于高的離子和電子傳導(dǎo)能力。進(jìn)一步將柔性薄膜與商用LiCoO2匹配組裝全固態(tài)柔性鋰離子電池，同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。相關(guān)工作發(fā)表在Chem.Eng.Sci.2019,207,611-618上。（3）利用內(nèi)擴(kuò)散控制制備出了表面具有多級結(jié)構(gòu)的丫2空心球。在合成過程中，通過控制前驅(qū)體的內(nèi)擴(kuò)散速率可有效的調(diào)節(jié)殼的厚度，同時(shí)還可保證丫耳空心球表面的多級結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變。所制備的空心納米微球不僅能夠保證電極材料與電解液的充分接觸，同時(shí)還可以有效地緩解充放電過程中的體積膨脹。電化學(xué)測試結(jié)果表明，當(dāng)丫義空心球作為正極材料時(shí)，其具有較好的倍率性能（287mAhg-1，1/3C；140mAhg-1，10C）同時(shí)也具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，通過對丫旦空心微球嵌Li+并與CNT復(fù)合，我們制備得到了巾3VO/CNTs負(fù)極材料，其在1000mAg-1的電流密度下經(jīng)過800次循環(huán)，比容量仍然高達(dá)200mAhg-151?；谶@兩種材料，我們將其裝配成紐扣全電池（V2O5//Li3VO4/CNTs）進(jìn)行電化學(xué)性能的測試。所組裝的全釩全電池也具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。5000mAg-1的電流密度下（基于正極材料的質(zhì)量）循環(huán)1000之后，仍然具有55mAhg-1的比容量。相關(guān)工作發(fā)表在Chem.Eng.Sci.2019,200,38-45上。（4）基于共沉淀過程中碳酸鹽前驅(qū)體調(diào)控，合成了一次粒徑分布窄的全有序和部分有序的Li12Mn054Ni013co01302c這種全有序結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)離子擴(kuò)散改善電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，并從陰離子/陽離子相互作用角度出發(fā)闡述陰/陽離子對如何控制整體電極的電化學(xué)行為。全有序結(jié)構(gòu)富鋰錳基材料首次放電容量高達(dá)303.2mAhg-1。優(yōu)化的納米結(jié)構(gòu)縮減了鋰離子擴(kuò)散距離，這毫不意外地增加了電子導(dǎo)電性，從而有助于優(yōu)良的電化學(xué)活性和速率能力。此外，初始粒徑的減小加速了陽離子的氧化還原反應(yīng)性和陰離子氧化還原的可逆性。從富氧空位的鑭系氧化物與富鋰錳基材料的界面處結(jié)構(gòu)行為變化出發(fā)，調(diào)節(jié)氧氧化還原化學(xué)，提高富鋰錳基材料穩(wěn)定性。此策略與常規(guī)的惰性包覆層減緩電解液侵蝕活性材料不同，富氧空位包覆層可以為反應(yīng)中02n-提供緩沖位點(diǎn)，阻斷氧氣逸出。約2-3nm厚的氧化鈰（或其他鑭系氧化物）均勻包覆在初級顆粒表面，既能利用兩者界面處的氧空位而充分利用氧活性，又能推動電子和鋰離子傳輸。目標(biāo)產(chǎn)物在0.5C電流下循環(huán)300次后容量保持率仍有79.5%,相較未表面改性材料的42.9%有大幅提升。通過計(jì)算，證實(shí)了界面結(jié)構(gòu)、氧氧化還原和穩(wěn)定性之間的重要關(guān)系。這項(xiàng)工作提供了可提供氧空位的材料與富鋰材料界面處氧氧化還原的復(fù)雜機(jī)理及高容量穩(wěn)定的鋰離子正極材料的改性方向。相關(guān)工作作為內(nèi)封面發(fā)表于AcsAppliedMaterials&Interfaces,2019,11（29）:25796-25803。16

從2017至2019年，在材料、化學(xué)及化學(xué)工程等領(lǐng)域的國際重要期刊發(fā)表論文35篇，申請發(fā)明專利26項(xiàng)。培養(yǎng)博士研究生10名，碩士研究生20名。本項(xiàng)目經(jīng)過三年運(yùn)行，取得了一系列的研究成果，其中具有代表性的兩個(gè)研究成果如下：項(xiàng)目已取得的重要成果（1）基于Ti3c2層間的限域反應(yīng)調(diào)控，利用靜電作用將含鉬的陰離子引入到酊人8擴(kuò)層并修飾的Ti3c2層間，再經(jīng)過低溫煅燒后，實(shí)現(xiàn)了1-3層MoS2納米晶在Ti3c2表面的垂直生長。獨(dú)特的層間限域作用以及Mo-C共價(jià)鍵使MoS2納米晶牢固錨定在層間，顯著增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)在20A/g的高電流密度下，儲鋰容量高達(dá)340mAh/g，而且具有非常優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（＞1000次）。當(dāng)前發(fā)展的二維層間限域反應(yīng)策略為精確控制材料納米結(jié)構(gòu)提供了可能。該工作發(fā)表于Adv.Funct.Mater.2018,28,********上。項(xiàng)目已取得的重要成果（2）基于納米空間內(nèi)的微蒸鍍策略，設(shè)計(jì)并制備了椰子狀結(jié)構(gòu)SnS@C納米球。椰子狀結(jié)構(gòu)有效的結(jié)合了核殼納米結(jié)構(gòu)的面面接觸和蛋黃-蛋殼結(jié)構(gòu)的高穩(wěn)定性優(yōu)勢，作為鋰離子電池負(fù)極材料，顯著提升了SnS的大電流充放電能力和循環(huán)穩(wěn)定性。在0.1Ag-1倍率下展現(xiàn)了936mAhg-1的比容量，并且以0.5Ag-1的電流密度循環(huán)了250圈后，依然具有830mAhg-1，顯著優(yōu)于其他SnS基材料。利用反應(yīng)擴(kuò)散方程和晶體生長的介尺度理論建立了核-殼結(jié)構(gòu)演化動力學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)其納微尺度結(jié)構(gòu)的形成主要由反應(yīng)/傳遞速率之間的匹配關(guān)系決定，而該匹配關(guān)系可通過溫度場進(jìn)行調(diào)控，從而從理論和實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)的制備，為合金化機(jī)制電極材料的設(shè)計(jì)和制備提供了指導(dǎo)。最后，組裝了LiMnO//SnS/C鋰離子2417

全電池，表現(xiàn)出高的輸出電壓和高比電容量。該工作發(fā)表在AIChEJ.2018,64,1965-1974.上。下階段項(xiàng)目研究計(jì)劃研究孔道限域反應(yīng)特征與熱質(zhì)傳遞行為，限域效應(yīng)對熱質(zhì)傳遞及反應(yīng)特征的影響規(guī)律以及微反應(yīng)器內(nèi)的納米尺度效應(yīng)。研究合成工藝條件及主、客體間的相互作用對復(fù)合材料組成結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，限域反應(yīng)過程中金屬化合物的成核生長機(jī)理；探索前驅(qū)體種類、孔道環(huán)境以及限域效應(yīng)等對金屬化合物在孔道內(nèi)的分布響規(guī)律。基于插層結(jié)構(gòu)前驅(qū)體在層間限域空間內(nèi)進(jìn)行插層客體的碳化反應(yīng)，合成插層結(jié)構(gòu)金屬化合物-納米碳等復(fù)合材料，研究合成工藝條件及主、客體間的相互作用對復(fù)合材料組成結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律；研究層間限域碳化反應(yīng)特征，介觀尺度上的熱質(zhì)傳遞行為，層間限域效應(yīng)對熱質(zhì)傳遞及反應(yīng)特征的影響規(guī)律以及微反應(yīng)器內(nèi)的納米尺度效應(yīng)。建立納米材料制備過程化工基礎(chǔ)問題的研究方法，結(jié)合納米材料成核和生長機(jī)理，從不同尺度上研究化學(xué)工程基礎(chǔ)問題，探討應(yīng)用性能一形態(tài)結(jié)構(gòu)一成核生長一工藝參數(shù)及工程因素之間的關(guān)系。目前存在的問題與其他需要說明的事項(xiàng)無18193.項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)執(zhí)行表（說明：1.單位：萬元；2.實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)截止到2019年12月31日）投入年度2017年2018年2(教委下?lián)苜Y助金額60.060.0學(xué)校資助金額00其他資助金額00合計(jì)60.060.0支出1教委已下?lián)苜Y助金額}科目2017年預(yù)算經(jīng)費(fèi)實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)2018年預(yù)算經(jīng)費(fèi)實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)2019年預(yù)算經(jīng)費(fèi)設(shè)備費(fèi)（不含50萬以上大型科學(xué)儀器）7.04.46.08.565.0材料費(fèi)12.013.6813.011.2514.0測試化驗(yàn)加工費(fèi)3.05.055.03.35.0燃料動力費(fèi)00000差旅費(fèi)3.02.253.03.743.020

會議費(fèi)00000國際合作與交流費(fèi)4.05.4000出版/文獻(xiàn)/信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)1.00.023.03.883.0勞務(wù)費(fèi)29.228.8其中：1.參與項(xiàng)目研究的研究生、博士后25.527.125.528.125.52.訪問學(xué)者2.002.002.03.非在編在崗研究人員01.74.科研輔助人員00000專家咨詢費(fèi)0.800.81.560.8其他費(fèi)用（需注明具體內(nèi)容）00000合計(jì)60.059.660.060.3960.0執(zhí)行率（實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)合計(jì)/預(yù)算經(jīng)費(fèi)合計(jì)*100%）99.33%100%21

項(xiàng)目編號：2017-01-07-00-02-E000231.項(xiàng)目基本情況（相關(guān)內(nèi)容與申請書一致）項(xiàng)目名稱單分子界面化學(xué)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人龍億濤聯(lián)系方式********依托學(xué)校XX大學(xué)項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)間2017年7月1日項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)300萬元預(yù)計(jì)完成時(shí)間2022年6月30日涉及學(xué)科一級學(xué)科： 化學(xué) （限填主要涉及的一級學(xué)科3個(gè)）研究目標(biāo)及預(yù)期成果項(xiàng)目研究可構(gòu)建出新型結(jié)構(gòu)可控的功能化單分子界面，研究建立高靈敏、高分辨的單分子界面原位分析新方法和新裝置；在單分子界面上進(jìn)行空間、能量、時(shí)間域的動態(tài)檢測和控制，揭示單分子界面化學(xué)的新知識與新原理，為生命活動與能源轉(zhuǎn)化過程等的化學(xué)本質(zhì)研究提供新方法與新裝置。研究成果有望在Nature和Science（含子刊）等國際高水平雜志上發(fā)表具有重要影響力的學(xué)術(shù)論文。2017-2019年度研究計(jì)劃設(shè)計(jì)、合成結(jié)構(gòu)可控功能分子；表征測試合成分子的光電響應(yīng)性能；制備改性Aerolysin蛋白孔道等納米孔道；構(gòu)建基于納米孔道的結(jié)構(gòu)可控單分子界面；優(yōu)化界面構(gòu)建條件，建立系統(tǒng)的單分子界面構(gòu)建方法；研究納米孔道單分子界面的光電信號提取與放大策略；初步建立單分子界面原位光電分析新方法。2.項(xiàng)目階段性進(jìn)展情況（說明：1.階段性指項(xiàng)目立項(xiàng)至今；2.項(xiàng)目績效分解目標(biāo)、指標(biāo)內(nèi)容、指標(biāo)目標(biāo)值與預(yù)算評審申報(bào)文本一致；3.目標(biāo)值完成情況中涉及的相關(guān)研究成果應(yīng)在表4中予以體現(xiàn)）項(xiàng)目績效目標(biāo)分解與完成情況分解目標(biāo)指標(biāo)內(nèi)容指標(biāo)目標(biāo)值目標(biāo)值完成情況產(chǎn)出目標(biāo)構(gòu)建出新型結(jié)構(gòu)可控的功能化單分子界面1種相關(guān)功能分子合成已順利完成，成功的構(gòu)建了功能化單分子界面研究高靈敏單分子界面分析新方法1種基于構(gòu)建的功能化單分子界面，已初步建立了單分子界面分析新方法22

揭示單分子界面化學(xué)的新知識與新原理1種通過對單分子界面進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，研究揭示了化學(xué)的新知識與新原理效果目標(biāo)SCI論文在Nature/Science（含子刊）等重要國際高水平雜志上發(fā)表論文共發(fā)表SCI論文48篇，包括3篇Nature子刊人才培養(yǎng)培養(yǎng)杰青/長江學(xué)者/優(yōu)青/青年長江等人才1-2名已有2人獲國家“優(yōu)秀青年基金”影響力目標(biāo)提升XX大學(xué)化學(xué)學(xué)科國際影響力USNews化學(xué)科學(xué)排名世界前50隨著XX大學(xué)化學(xué)學(xué)科進(jìn)一步提升，排名已進(jìn)入U(xiǎn)SNews化學(xué)科學(xué)世界前50項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展與完成情況項(xiàng)目總指標(biāo)和任務(wù)已基本完成。構(gòu)建了新型結(jié)構(gòu)可控的納米孔道單分子界面；研究了高靈敏單分子界面分析新方法與新裝置；揭示了單分子界面化學(xué)的新知識與新原理。已發(fā)表項(xiàng)目基金標(biāo)注的SCI論文48篇，包括NatureProtocols（2篇）、NatureCommunications（1篇）、J.Am.Chem.Soc.（2篇）和Angew.Chem.Int.Ed.（4篇）等；授權(quán)專利9項(xiàng)；XX大學(xué)在納米孔道研究方向上的國際影響力獲大幅提升，近三年里，全球?qū)W術(shù)信息數(shù)據(jù)庫平臺WebofScience的“Nanopore”主題詞索引文章，XX大學(xué)（上海）已躍居世界第一。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人龍億濤獲“中國分析測試協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎”特等獎、“分析化學(xué)基礎(chǔ)研究梁樹權(quán)獎”、依托項(xiàng)目獲得了一項(xiàng)國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金；項(xiàng)目骨干成員應(yīng)佚倫、馬驤分別獲國家“優(yōu)秀青年基金”、應(yīng)佚倫獲中組部萬人計(jì)劃“青年拔尖人才”項(xiàng)目。項(xiàng)目已取得的重要成果構(gòu)建了基于Aerolysin納米孔道單分子界面的分析新方法。申請人團(tuán)隊(duì)在2016年就發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了生物納米通道Aerolysin可用于核酸分子的單分子檢測，且具有較高的分辨率，然而其對單個(gè)堿基高靈敏識別的原理尚不清楚，Aerolysin蛋白的高分辨結(jié)構(gòu)目前也尚未獲得。研究通過巧妙設(shè)計(jì)DNA堿基序列，結(jié)合分子動力學(xué)模擬成功解析了Aerolysin納米孔道對于核酸分子檢測的靈敏位點(diǎn)。通過設(shè)計(jì)不同堿基長度的寡聚核苷酸，利用其過孔電流信號的差異精準(zhǔn)獲得了Aerolysin的通道長度，寡聚核苷酸在進(jìn)孔方向上的信號可以通過生物素-鏈霉親和素綁定體系進(jìn)一步確認(rèn)；進(jìn)一步，基于不同位置堿基缺失的寡聚核苷酸鏈的細(xì)節(jié)差異，確定了Aerolysin孔道中對核酸分子檢測的兩個(gè)靈敏位點(diǎn)，分別為220位的精氨酸和238位的賴氨酸，特別是靠近Aerolysin前庭孔口220位點(diǎn)帶正電的精氨酸對于DNA檢測具有極高的靈敏性。正是該靈敏點(diǎn)的23

關(guān)鍵作用使得Aerolysin能夠在混合體系中實(shí)現(xiàn)四種堿基的高靈敏檢測、及甲基化胞喀啶、氧化鳥嘌吟等損傷堿基的高分辨識別。止匕外，構(gòu)建了分子動力學(xué)模型證實(shí)了220位點(diǎn)與238位點(diǎn)在Aerolysin單分子界面上起到的關(guān)鍵作用。上述研究促進(jìn)了對Aerolysin納米孔道單分子界面的理解，提高了對孔道靈敏點(diǎn)的位阻效應(yīng)以及孔內(nèi)氨基酸與分析物間弱相互作用的認(rèn)識，為單分子界面的設(shè)計(jì)調(diào)控提供了理論指導(dǎo)，以期實(shí)現(xiàn)多種DNA損傷的同時(shí)檢測、microRNA的精準(zhǔn)分析，以及在多肽分子動態(tài)構(gòu)象分析，蛋白質(zhì)測序等方面的應(yīng)用。利用氨基酸定點(diǎn)突變技術(shù)精準(zhǔn)調(diào)控單分子界面，建立了單分子測量新方法。Aerolysin是一種膜蛋白質(zhì)分子，可組裝為七聚體結(jié)構(gòu)插入磷脂膜中形成單個(gè)納米孔道。單個(gè)具有納米尺寸孔道的膜蛋白質(zhì)分子，其孔道內(nèi)壁含有各類氨基酸殘基，可視為一個(gè)新型的單分子測量界面，孔道的空腔空間適配單個(gè)生物大分子的尺寸，為單分子檢測提供了合適的限域空間。研究提出了一種基于Aerolysin膜蛋白質(zhì)分子構(gòu)建單分子測量界面的方法，為了研究Aerolysin單分子測量界面不同區(qū)域的功能，分別選取了三個(gè)區(qū)域的單個(gè)氨基酸位點(diǎn)進(jìn)行突變并以Poly(dA)4分子對突變型的界面進(jìn)行表征。以精氨酸取代了212位點(diǎn)的谷氨酰胺，而用甘氨酸取代282位點(diǎn)帶正電荷的精氨酸研究了單分子界面的構(gòu)建和選擇性。單個(gè)氨基酸的定點(diǎn)突變N226Q突變型使Poly(dA)4的穿孔1時(shí)間延長了近2倍，對納米孔的阻斷程度提高了25%左右。據(jù)此，提出了Aerolysin單分子界面上的三個(gè)關(guān)鍵的功能區(qū)域，分別與孔的形成、選擇性和靈敏度相關(guān)。根據(jù)生物傳感領(lǐng)域的具體應(yīng)用，以單個(gè)氨基酸殘基作為活性分子來準(zhǔn)確調(diào)節(jié)單分子界面的上不同功能區(qū)域，設(shè)計(jì)和精確構(gòu)建功能化納米孔傳感器。這種基于定點(diǎn)突變技術(shù)構(gòu)建納米孔傳感器的方法靈活、可控、重復(fù)性高。下階段項(xiàng)目研究計(jì)劃根據(jù)項(xiàng)目研究總體進(jìn)度安排，下一階段的研究計(jì)劃主要有：建立完善的單分子界面原位光電分析新方法；研制納米孔道單分子界面的光電信號采集部件；研制實(shí)時(shí)動態(tài)單分子界面光電分析新裝置；開發(fā)單分子界面光電分析軟件系統(tǒng)。目前，該階段的研究計(jì)劃已經(jīng)提前完成。目前存在的問題與其他需要說明的事項(xiàng)暫無。24

.項(xiàng)目提前終止和撤銷1.項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在研究期間通過公開競爭方式獲得與創(chuàng)新計(jì)劃研究領(lǐng)域和方向高度相近的國家級科研項(xiàng)目支持（不含各類人才計(jì)劃），須主動提出提前終止項(xiàng)目。□是■否2.項(xiàng)目立項(xiàng)滿2年后，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在按照預(yù)定研究計(jì)劃勤勉開展科研工作前提下，因客觀原因?qū)е马?xiàng)目無法繼續(xù)實(shí)施，或因故放棄項(xiàng)目研究，可提前終止項(xiàng)目?！鍪恰醴?.因其他情況導(dǎo)致研究計(jì)劃難于完成。申請?zhí)崆敖K止項(xiàng)目指標(biāo)和任務(wù)已基本完成。構(gòu)建了新型結(jié)構(gòu)可控的納米孔道單分子界面；研究了高靈敏單分子界面分析新方法與新裝置；揭示了單分子界面化學(xué)的新知識與新原理。已發(fā)表項(xiàng)目基金標(biāo)注的SCI論文48篇，包括NatureProtocols（2篇）、NatureCommunications（1篇）、J.Am.Chem.Soc.（2篇）和Angew.Chem.Int.Ed.（4篇）等；XX大學(xué)在納米孔道研究方向上的國際影響力獲大幅提升，近三年里，全球?qū)W術(shù)信息數(shù)據(jù)庫平臺WebofScience的“Nanopore”主題詞索引文章，XX大學(xué)（上海）已躍居世界第一。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人龍億濤獲“中國分析測試協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎”特等獎、“分析化學(xué)基礎(chǔ)研究梁樹權(quán)獎”、依托項(xiàng)目獲得了一項(xiàng)國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金；項(xiàng)目骨干成員應(yīng)佚倫、馬驤分別獲國家“優(yōu)秀青年基金”、應(yīng)佚倫獲中組部萬人計(jì)劃“青年拔尖人才”項(xiàng)目。申請?zhí)崆敖K止項(xiàng)目負(fù)責(zé)人龍億濤、應(yīng)佚倫等于2019年9月已離開XX大學(xué)到XX大學(xué)工作。項(xiàng)目參與人員中的博士生多業(yè)已畢業(yè)、離開團(tuán)隊(duì)，在未來兩年里的任務(wù)是總結(jié)完善已有的研究成果，客觀上已無法繼續(xù)開展新的研究，現(xiàn)申請項(xiàng)目提前終止。25

4.項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)執(zhí)行表（說明：1.單位：萬元；2.實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)截止到2019年12月31日）投入年度2017年2018年2(教委下?lián)苜Y助金額6060學(xué)校資助金額00其他資助金額00合計(jì)6060支出1教委已下?lián)苜Y助金額}科目2017年預(yù)算經(jīng)費(fèi)實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)2018年預(yù)算經(jīng)費(fèi)實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)2019年預(yù)算經(jīng)費(fèi)設(shè)備費(fèi)（不含50萬以上大型科學(xué)儀器）30.8835.123材料費(fèi)2046.4620020測試化驗(yàn)加工費(fèi)80816.808燃料動力費(fèi)00000差旅費(fèi)4045.104會議費(fèi)00000國際合作與交流費(fèi)5055.41526

出版/文獻(xiàn)/信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)20.1823.322勞務(wù)費(fèi)1812.381823.6218其中：1.參與項(xiàng)目研究的研究生、博士后1512.381523.62152.訪問學(xué)者000003.非在編在崗研究人員303034.科研輔助人員00000專家咨詢費(fèi)00000其他費(fèi)用（需注明具體內(nèi)容）00000合計(jì)6059.906059.3760執(zhí)行率（實(shí)際使用經(jīng)費(fèi)合計(jì)/預(yù)算經(jīng)費(fèi)合計(jì)*100%）99.83%98.95%727

項(xiàng)目編號：2017-01-07-00-02-E000371.項(xiàng)目基本情況（相關(guān)內(nèi)容與申請書一致）項(xiàng)目名稱生態(tài)友好殺蟲劑創(chuàng)新研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李忠聯(lián)系方式********依托學(xué)校XX大學(xué)項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)間2017年6月9日項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)300萬元預(yù)計(jì)完成時(shí)間2021年12月31日涉及學(xué)科一級學(xué)科：0904植物保護(hù)、0703化學(xué)（限填主要涉及的一級學(xué)科3個(gè)）研究目標(biāo)及預(yù)期成果本項(xiàng)目聚焦我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的害蟲綠色防控及其突出的生態(tài)安全問題，旨在解決生態(tài)農(nóng)藥分子設(shè)計(jì)中存在的關(guān)鍵科學(xué)及技術(shù)問題，從防治物種及有益物種靶標(biāo)組結(jié)構(gòu)的差異性切入，深入研究殺蟲劑分子與不同物種靶標(biāo)組互作模型的差異，結(jié)合多尺度、多維度生態(tài)毒性評價(jià)，從源頭上開展生態(tài)殺蟲劑分子設(shè)計(jì)和作用機(jī)制研究，形成生態(tài)友好殺蟲劑分子設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究體系，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)藥創(chuàng)新研究中的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)及候選藥物突破。2017-2019年度研究計(jì)劃（1）分階段地、由淺及深地完成多物種靶標(biāo)組三維結(jié)構(gòu)模擬、動態(tài)藥-靶互作模型的差異性研究、多物種生態(tài)毒性QSTR模型構(gòu)建；（2）以靶標(biāo)組結(jié)構(gòu)差異為導(dǎo)向，開展生態(tài)友好殺蟲劑分子設(shè)計(jì)研究，合成上百潛在低毒性化合物，進(jìn)行結(jié)構(gòu)衍生及構(gòu)效關(guān)系研究；（3）開展活性先導(dǎo)作用機(jī)制及化學(xué)生物學(xué)研究28

2.項(xiàng)目階段性進(jìn)展情況（說明：1.階段性指項(xiàng)目立項(xiàng)至今；2.項(xiàng)目績效分解目標(biāo)、指標(biāo)內(nèi)容、指標(biāo)目標(biāo)值與預(yù)算評審申報(bào)文本一致；3.目標(biāo)值完成情況中涉及的相關(guān)研究成果應(yīng)在表4中予以體現(xiàn)）項(xiàng)目績效目標(biāo)分解與完成情況分解目標(biāo)指標(biāo)內(nèi)容指標(biāo)目標(biāo)值目標(biāo)值完成情況產(chǎn)出目標(biāo)發(fā)表論文6-10篇20篇申請專利2-4項(xiàng)申請12項(xiàng)，授權(quán)7項(xiàng)效果目標(biāo)培養(yǎng)碩士研究生6-8名10名培養(yǎng)博士研究生2-4名2名合成活性化合物100個(gè)140個(gè)（毗蚜酮亞胺20個(gè)、磺?；和?0個(gè)、苯并三嗪酮40個(gè)、雙酰胺類化合物50個(gè)）構(gòu)建QSTR模型4個(gè)40個(gè)（大型溞毒性三分類QSTR模型）影響力目標(biāo)///項(xiàng)目按計(jì)劃實(shí)施進(jìn)展與完成情況項(xiàng)目《申請書》提出的總體考核指標(biāo)包括：a.設(shè)計(jì)合成200個(gè)化合物，發(fā)現(xiàn)1?2個(gè)候選生態(tài)殺蟲劑；b.發(fā)表標(biāo)注本項(xiàng)目資助的高質(zhì)量SCI論文15-20篇，申請專利4-6項(xiàng)；c.培養(yǎng)碩士研究生10-15名，培養(yǎng)博土生5-8名。項(xiàng)目實(shí)施中期，綠色殺蟲劑哌蟲啶、環(huán)氧蟲啶相繼獲得農(nóng)藥正式登記，發(fā)表標(biāo)注本項(xiàng)目SCI論文20篇，參與編寫專著3部，申請專利12個(gè)，授權(quán)專利7個(gè)，培養(yǎng)博士研究生2名，碩士研究生10名。對標(biāo)項(xiàng)目總指標(biāo)，中期任務(wù)已圓滿完成。。（1）綠色殺蟲劑哌蟲咤、環(huán)氧蟲咤相繼獲得農(nóng)藥正式登記農(nóng)藥是確保糧食豐收、食品安全以及公共衛(wèi)生防疫的戰(zhàn)略性生產(chǎn)資料。李忠教授團(tuán)隊(duì)在錢旭紅院士的領(lǐng)導(dǎo)下，瞄準(zhǔn)農(nóng)藥突出的抗性問題和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)兩大難題，聚焦全球最大殺蟲劑類別新煙堿殺蟲劑，提出并實(shí)施順式研究策略，深耕綠色生態(tài)農(nóng)藥創(chuàng)新，創(chuàng)制了環(huán)氧蟲啶、哌蟲啶兩29個(gè)綠色殺蟲劑品種，并開展植保推廣應(yīng)用。環(huán)氧蟲啶是我國創(chuàng)制農(nóng)藥中唯一被國際殺蟲劑抗性行動委員會（IRAC）單獨(dú)編碼的農(nóng)藥，哌蟲啶對蜜蜂低毒，生態(tài)安全性得到認(rèn)可。十年磨一劍，哌蟲啶、環(huán)氧蟲啶分別于2017年8月、2018年8月獲得農(nóng)藥正式登記，且在全國開展大面積示范推廣應(yīng)用，取得良好豐產(chǎn)增收效果。（2）完成苯基吡唑類殺蟲劑與不同物種GABAR的作用模式差異性研羯采用同源模建、分子對接以及分子動力學(xué)模擬等方法，研究白背飛虱、意大利蜜蜂、斑馬魚及哺乳動物的GABAR靶標(biāo)組與苯基毗唑類殺蟲劑（氟蟲腈、乙蟲月青、丁蟲月青）之間的作用關(guān)系。明確了殺蟲劑的作用方向、作用位置以及與6'Thr的氫鍵的作用情況與生態(tài)毒性存在一定內(nèi)在關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)苯基毗唑類殺蟲劑-CF3朝向胞內(nèi)，作用位置靠近通道底部且與6,Thr有氫鍵的方式結(jié)合時(shí)，其與GABAR的結(jié)合更穩(wěn)定，作用能力更強(qiáng)。氟蟲腈與白背飛虱的GABAR親和力最強(qiáng)，蜜蜂及斑馬魚體系次之，而人源體系最小。（3）成功構(gòu)建水生生態(tài)毒性QSTR模型。針對典型水生生物大型溞，收集639個(gè)農(nóng)藥分子的毒性數(shù)據(jù)，以7種分子指紋和1組分子描述符來表征農(nóng)藥分子的結(jié)構(gòu)，結(jié)合5種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，構(gòu)建便捷的大型溞毒性三分類QSTR模型40個(gè)。結(jié)果顯示，排名前十的QSTR模型的預(yù)測能力均優(yōu)于ECOSAR。最優(yōu)模型Ext-SVM在十倍交叉驗(yàn)證和外部驗(yàn)證中均表現(xiàn)出良好的預(yù)測性能。同時(shí)發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥分子的的MW、a_np、logP（o/w）、GCUT_SLOGP_1、chilv和SMR_VSA7值與毒性正相關(guān)，而化合物的氫鍵供體數(shù)目、溶解度則與其大型溞毒性呈負(fù)相關(guān)。（4）建立農(nóng)藥人體健康生態(tài)毒性評價(jià)體系。30以人源肝、肺組織細(xì)胞為測試模型，開展人體健康評價(jià)研究。研究表明多殺菌素會誘發(fā)線粒體功能性障礙及鈣離子超載，并引起細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基（ROS）的積累，從而誘導(dǎo)DNA鏈發(fā)生損傷。同時(shí)，多殺菌素引起組蛋白H2AX的磷酸化，進(jìn)而影響DNA損傷修復(fù)過程。DNA受損過程中伴隨8-羥基脫氧鳥背（8-oxodG）的產(chǎn)生,而該物質(zhì)會使DNA鏈發(fā)生空間結(jié)構(gòu)的改變,這種改變會引起突變和誘發(fā)癌變。（5）以靶標(biāo)組結(jié)構(gòu)差異為導(dǎo)向，利用生物合理性設(shè)計(jì)和中間體衍生化方法合成新化合物140多個(gè)。a.以半翅目為靶標(biāo)，合成含毗蚜酮亞胺和毗啶活性結(jié)構(gòu)的雙位點(diǎn)化合物20多個(gè)。大部分化合物在100mg/kg表現(xiàn)出100%的殺蚜蟲活性，毗蚜酮分子結(jié)構(gòu)引入甲基和苯氧基的協(xié)同作用對化合物的殺蟲活性具有很大影響，而且苯氧基取代基的電性和位置對于化合物的殺蟲活性也具有很大影響。b.以半翅目為靶標(biāo)，合成了磺?；和惢衔?0多個(gè)。大部分結(jié)構(gòu)改造后的化合物仍然能夠保持良好的殺蚜蟲活性。單磺?；〈衔锏幕钚钥傮w高于雙磺酰基取代化合物的活性。單取代磺?；衔镏校榛溤介L，化合物活性越低。苯基化合物的活性高于雜環(huán)化合物的活性。當(dāng)苯環(huán)上含有吸電子時(shí)，化合物表現(xiàn)出和毗蚜酮相當(dāng)?shù)臍⑾x活性。當(dāng)苯環(huán)上含有供電子時(shí)，化合物表現(xiàn)出高于毗蚜酮的殺蟲活性。c、以根結(jié)線蟲為靶標(biāo)，合成苯并三嗪酮類衍生物40多個(gè)。以苯并三嗪酮為母體結(jié)構(gòu)，接上各類雜環(huán)片段，合成28個(gè)化合物，其中有二個(gè)系列化合物對南方根結(jié)線蟲表現(xiàn)出大于50%的抑制率，而在苯并三嗪酮