納米及介孔材料的制備

2018年度廣東省科學(xué)技術(shù)獎公示表

（自然科學(xué)獎、技術(shù)發(fā)明獎、科技進(jìn)步獎格式）項目名稱納米及介孔材料的制備、結(jié)構(gòu)/形貌調(diào)控及其應(yīng)用研究主要完成單位華南理工大學(xué)王要完成人（職稱、完成單位、工作單位）1.廖世軍（職稱：教授；工作單位：華南理工大學(xué)；完成單位：華南理工大學(xué)；主要貢獻(xiàn)：廖世軍是代表作1,2,3,4,7,8,9,10的通訊作者，是代表作6的第一作者，是代表作5的重要參與者，是重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1-5的總體構(gòu)思設(shè)計者和研究工作指導(dǎo)者，探索具有特殊形貌的納米、介孔材料的合成，研究特殊形貌的介孔材料的形成機理，以及形貌調(diào)控的一般規(guī)律；研究改性TiO2光催化劑的新技術(shù)，提出制備納米鉆磁性材料的新方法等，并考察了具有特殊形貌的介孔材料在生物、醫(yī)藥、催化方面的應(yīng)用，研究了納米及介孔材料的孔結(jié)構(gòu)及形貌對于性能的影響及其一般規(guī)律；支撐貢獻(xiàn)材料：代表作1-10）2.杜麗（職稱：副教授；工作單位：華南理工大學(xué)；完成單位：華南理工大學(xué)；主要貢獻(xiàn)：杜麗是本項目中代表作1,2,10的第一作者，是代表作4的通訊作者。參與的工作涵蓋了3項重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)，其中主要完成了重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的第一項、第二項、第三項。具體工作包括：通過添加助模板劑形成雙模板劑的方式，合成具有特殊形貌的介孔材料，通過不同的輔助模板實現(xiàn)對材料形貌的調(diào)控；制備空心球介孔材料，設(shè)計分子閥門藥物緩釋器；開展特殊形貌介孔材料的吸附及合金催化劑實驗工作；支撐貢獻(xiàn)材料：代表作1，2,4，10）3.楊旭（職稱：助理研究員；工作單位：華南理工大學(xué)；完成單位：華南理工大學(xué)；主要貢獻(xiàn)：楊旭是代表3,4,9的第一作者，是代表作2的主要研究人員之一。參與的工作涵蓋了3項重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)，主要完成了第3項。具體如下:采用有機溶劑浸漬法制備了PdAu納米內(nèi)嵌入介孔氧化硅孔道內(nèi)催化劑；考察了合金催化劑的組分比例、制備工藝等對催化劑結(jié)構(gòu)特性的影響，研究了其對催化加氫與選擇氧化性能的規(guī)律；支撐貢獻(xiàn)材料：代表作2，3,4,9）4.黃冬根（職稱：教授；工作單位：華南理工大學(xué)；完成單位：華南理工大學(xué)；主要貢獻(xiàn)：黃冬根是代表作5的第一作者，代表作6的主要研究人員，參與了重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)4的研究工作；具體如下：采用一種改性的溶膠-凝膠-水熱晶化法制備了一種銳鈦礦型N、「共摻雜二氧化鈦納米光催化材料，摻雜改性后使催化劑的能級減小、表面酸性降低、活性點增加，光催化活性得到明顯提高。另外，通過促進(jìn)材料的添加，還能明顯改善TiO2膠體的晶化條件，溶膠粒子全部晶化為介孔微粒粉體；支撐貢獻(xiàn)材料：代表作5,6）5.李浩（職稱：教授；工作單位：華南理工大學(xué)；完成單位：華南理工大學(xué)；主要貢獻(xiàn)：李浩是代表作7,8的第一作者，主要完成了重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)5的研究工作；具體如下：提出了一種外磁場誘導(dǎo)制備納米結(jié)構(gòu)磁性金屬/合金薄膜的新技術(shù)：借助外磁場的導(dǎo)航作用，在液相化學(xué)還原體系中生成的磁性金屬及合金納米晶定向生

長并在在基體材料沉積，形成一系列形貌規(guī)則的納米磁性材料；例如粒徑為2nm的單分散鉆納米粒子、鉆納米片、鉆納米板組成的三維花狀分級結(jié)構(gòu)；支撐貢獻(xiàn)材料：代表作7,8)宋慧宇(職稱：副教授；工作單位：華南理工大學(xué)；完成單位：華南理工大學(xué)；主要貢獻(xiàn)：宋慧宇是代表作2,3,4,10的研究人員之一，參與了重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1,2,3的研究工作；在重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1中參與了介孔材料的測試(TEM)；在重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)1,2中參與了特殊形貌結(jié)構(gòu)介孔材料的形成機理的分析；在重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)3中參與了特殊形貌介孔材料固載催化劑的表征實驗；支撐貢獻(xiàn)材料：代表作2,3,4,10)劉軍民(職稱：研究員；工作單位：華南理工大學(xué)；完成單位：華南理工大學(xué)；主要貢獻(xiàn)：劉軍民是代表作5的通訊作者。主要完成了第4項重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)，具體如下：主要提出了一種改性的溶膠-凝膠-水熱晶化法制備銳鈦礦型N、F共摻雜二氧化鈦納米光催化材料新技術(shù)的研究思路。支撐貢獻(xiàn)材料：代表作5)~~本成果涉及具有新型結(jié)構(gòu)和形貌的納米、介孔材料的合成、應(yīng)用等方面的基礎(chǔ)研究，取得的重要成果如下：首次采用雙模板劑，調(diào)控合成了具有空心球、葡萄串、樹葉等特殊形貌和結(jié)構(gòu)的介孔氧化硅材料；通過自組裝技術(shù)，首次在空心球介孔氧化硅材料上設(shè)計和制備了對于pH值敏感的可控的分子閥門，這類材料展現(xiàn)了優(yōu)秀的藥物控制釋放功能；研究成果在JournalofAmericanChemicalSociety上發(fā)表后，NatureMaterials撰文介紹了我們的研究成果；項目簡介以合成的具有特殊形貌的介孔氧化硅材料為載體，采用自己提出的，有機溶劑浸漬法”，制備了活性組分高度分散的金屬及其合金催化劑，這些催化劑對于烯醛及烯酮類物質(zhì)表現(xiàn)出了優(yōu)秀的選擇加氫性能；研究中還發(fā)現(xiàn)了在Pd基催化劑中添加少量的Au可以大幅度提升催化劑的選擇性加氫活性和選擇性的重要科學(xué)現(xiàn)象。項目簡介提出了一種改性的溶膠-凝膠-水熱晶化法制備銳鈦礦型N、F共摻雜二氧化鈦納米光催化材料的新技術(shù)。在丙酮和乙醇的混合介質(zhì)中，及其相對溫和的水熱條件下N、F原子有效地進(jìn)入了TiO2晶格中，使催化劑的能級減小、表面酸性降低、活性點增加，光催化活性得到明顯提高。在常規(guī)的水熱條件下，通過促進(jìn)材料的添加，明顯改善TTiO2膠體的晶化條件，溶膠粒子全部晶化為介孔微粒粉體；SO42-的介入大大提高了TiO2表面酸度，促進(jìn)導(dǎo)帶電子向表面遷移，光生電子/空穴分離效率得到提高，極大提高了所制備的納米介孔材料的光催化活性。提出了一種外磁場誘導(dǎo)制備納米結(jié)構(gòu)磁性金屬/合金薄膜的新技術(shù):借助外磁場的導(dǎo)航作用，在液相化學(xué)還原體系中生成的磁性金屬及合金納米晶定向生

長并在在基體材料沉積，形成一系列形貌規(guī)則的納米磁性材料；例如粒徑為2nm的單分散鉆納米粒子、鉆納米片、鉆納米板組成的三維花狀分級結(jié)構(gòu)。本成果共發(fā)表高水平系列研究論文20余篇，其中在化學(xué)類頂級刊物《美國化學(xué)會志》(JournaloftheAmericanChemicalSociety)發(fā)表1篇；《材料化學(xué)雜志》(JournalofMaterialsChemistry)發(fā)表1篇；在催化類最高刊物《催化雜志》(Journalofcatalysis),《應(yīng)用催化B》(AppliedCatalysisBEnvironmental)上各1篇，單篇最高被引用超過200次，10篇代表作共計引用次數(shù)766次。代表性論文專著目錄論文1：<Controlled-AccessHollowMechanizedSilicaNanocontainers>論文2：<Abiocompatibledrugdeliverynanovalvesystemonthesurfaceofmesoporousnanoparticles>論文3:<High-performancePdAubimetalliccatalystwithmesoporoussilicananoparticlesassupportanditscatalysisofcinnamaldehydehydrogenation>論文4：<AneffectivePd-promotedgoldcatalystsupportedonmesoporoussilicaparticlesfortheoxidationofbenzylalcohol>論文5：<Preparationofvisible-lightresponsiveN-F-codopedTiO2photocatalystbyasol-gel-solvothermalmethod>論文6：<PreparationandcharacterizationofZnO/TiO2,SO42-/ZnO/TiO2photocatalystandtheirphotocatalysis>論文7:<Syntheisofflower-likeComicrocrystalscomposedofConanoplatesinwater/ethonalmixedsolvent>論文8：<Amagnetic-field-assistedsolution-phaseroutetocobaltthinfilmcomposedofcobaltnanosheets>論文9：<Amesoporoushollowsilicasphere(MHSS):SynthesisthroughafacileemulsionapproachandapplicationofsupportforhighperformancePd/MHSScatalystforphenolhydrogenation>論文10：<Tuningthemorphologyofmesoporoussilicabyusingvarioustemplatecombinations>知識產(chǎn)權(quán)名稱無推廣應(yīng)用情況本成果在吸附分離、酶固載、催化、以及醫(yī)藥方面具有廣闊的應(yīng)用前景，如：可利用這類納米材料的高比表面積和特殊形貌，將其用作高效吸附及分離材料；可利用其特殊形貌，制得