纳米及介孔材料的制备

2018年度广东省科学技术奖公示表

（自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖格式）项目名称纳米及介孔材料的制备、结构/形貌调控及其应用研究主要完成单位华南理工大学王要完成人（职称、完成单位、工作单位）1.廖世军（职称：教授；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：廖世军是代表作1,2,3,4,7,8,9,10的通讯作者，是代表作6的第一作者，是代表作5的重要参与者，是重要科学发现1-5的总体构思设计者和研究工作指导者，探索具有特殊形貌的纳米、介孔材料的合成，研究特殊形貌的介孔材料的形成机理，以及形貌调控的一般规律；研究改性TiO2光催化剂的新技术，提出制备纳米钻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、医药、催化方面的应用，研究了纳米及介孔材料的孔结构及形貌对于性能的影响及其一般规律；支撑贡献材料：代表作1-10）2.杜丽（职称：副教授；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：杜丽是本项目中代表作1,2,10的第一作者，是代表作4的通讯作者。参与的工作涵盖了3项重要科学发现，其中主要完成了重要科学发现中的第一项、第二项、第三项。具体工作包括：通过添加助模板剂形成双模板剂的方式，合成具有特殊形貌的介孔材料，通过不同的辅助模板实现对材料形貌的调控；制备空心球介孔材料，设计分子阀门药物缓释器；开展特殊形貌介孔材料的吸附及合金催化剂实验工作；支撑贡献材料：代表作1，2,4，10）3.杨旭（职称：助理研究员；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：杨旭是代表3,4,9的第一作者，是代表作2的主要研究人员之一。参与的工作涵盖了3项重要科学发现，主要完成了第3项。具体如下:采用有机溶剂浸渍法制备了PdAu纳米内嵌入介孔氧化硅孔道内催化剂；考察了合金催化剂的组分比例、制备工艺等对催化剂结构特性的影响，研究了其对催化加氢与选择氧化性能的规律；支撑贡献材料：代表作2，3,4,9）4.黄冬根（职称：教授；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：黄冬根是代表作5的第一作者，代表作6的主要研究人员，参与了重要科学发现4的研究工作；具体如下：采用一种改性的溶胶-凝胶-水热晶化法制备了一种锐钛矿型N、「共掺杂二氧化钛纳米光催化材料，掺杂改性后使催化剂的能级减小、表面酸性降低、活性点增加，光催化活性得到明显提高。另外，通过促进材料的添加，还能明显改善TiO2胶体的晶化条件，溶胶粒子全部晶化为介孔微粒粉体；支撑贡献材料：代表作5,6）5.李浩（职称：教授；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：李浩是代表作7,8的第一作者，主要完成了重要科学发现5的研究工作；具体如下：提出了一种外磁场诱导制备纳米结构磁性金属/合金薄膜的新技术：借助外磁场的导航作用，在液相化学还原体系中生成的磁性金属及合金纳米晶定向生

长并在在基体材料沉积，形成一系列形貌规则的纳米磁性材料；例如粒径为2nm的单分散钻纳米粒子、钻纳米片、钻纳米板组成的三维花状分级结构；支撑贡献材料：代表作7,8)宋慧宇(职称：副教授；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：宋慧宇是代表作2,3,4,10的研究人员之一，参与了重要科学发现1,2,3的研究工作；在重要科学发现1中参与了介孔材料的测试(TEM)；在重要科学发现1,2中参与了特殊形貌结构介孔材料的形成机理的分析；在重要科学发现3中参与了特殊形貌介孔材料固载催化剂的表征实验；支撑贡献材料：代表作2,3,4,10)刘军民(职称：研究员；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：刘军民是代表作5的通讯作者。主要完成了第4项重要科学发现，具体如下：主要提出了一种改性的溶胶-凝胶-水热晶化法制备锐钛矿型N、F共掺杂二氧化钛纳米光催化材料新技术的研究思路。支撑贡献材料：代表作5)~~本成果涉及具有新型结构和形貌的纳米、介孔材料的合成、应用等方面的基础研究，取得的重要成果如下：首次采用双模板剂，调控合成了具有空心球、葡萄串、树叶等特殊形貌和结构的介孔氧化硅材料；通过自组装技术，首次在空心球介孔氧化硅材料上设计和制备了对于pH值敏感的可控的分子阀门，这类材料展现了优秀的药物控制释放功能；研究成果在JournalofAmericanChemicalSociety上发表后，NatureMaterials撰文介绍了我们的研究成果；项目简介以合成的具有特殊形貌的介孔氧化硅材料为载体，采用自己提出的，有机溶剂浸渍法”，制备了活性组分高度分散的金属及其合金催化剂，这些催化剂对于烯醛及烯酮类物质表现出了优秀的选择加氢性能；研究中还发现了在Pd基催化剂中添加少量的Au可以大幅度提升催化剂的选择性加氢活性和选择性的重要科学现象。项目简介提出了一种改性的溶胶-凝胶-水热晶化法制备锐钛矿型N、F共掺杂二氧化钛纳米光催化材料的新技术。在丙酮和乙醇的混合介质中，及其相对温和的水热条件下N、F原子有效地进入了TiO2晶格中，使催化剂的能级减小、表面酸性降低、活性点增加，光催化活性得到明显提高。在常规的水热条件下，通过促进材料的添加，明显改善TTiO2胶体的晶化条件，溶胶粒子全部晶化为介孔微粒粉体；SO42-的介入大大提高了TiO2表面酸度，促进导带电子向表面迁移，光生电子/空穴分离效率得到提高，极大提高了所制备的纳米介孔材料的光催化活性。提出了一种外磁场诱导制备纳米结构磁性金属/合金薄膜的新技术:借助外磁场的导航作用，在液相化学还原体系中生成的磁性金属及合金纳米晶定向生

长并在在基体材料沉积，形成一系列形貌规则的纳米磁性材料；例如粒径为2nm的单分散钻纳米粒子、钻纳米片、钻纳米板组成的三维花状分级结构。本成果共发表高水平系列研究论文20余篇，其中在化学类顶级刊物《美国化学会志》(JournaloftheAmericanChemicalSociety)发表1篇；《材料化学杂志》(JournalofMaterialsChemistry)发表1篇；在催化类最高刊物《催化杂志》(Journalofcatalysis),《应用催化B》(AppliedCatalysisBEnvironmental)上各1篇，单篇最高被引用超过200次，10篇代表作共计引用次数766次。代表性论文专著目录论文1：<Controlled-AccessHollowMechanizedSilicaNanocontainers>论文2：<Abiocompatibledrugdeliverynanovalvesystemonthesurfaceofmesoporousnanoparticles>论文3:<High-performancePdAubimetalliccatalystwithmesoporoussilicananoparticlesassupportanditscatalysisofcinnamaldehydehydrogenation>论文4：<AneffectivePd-promotedgoldcatalystsupportedonmesoporoussilicaparticlesfortheoxidationofbenzylalcohol>论文5：<Preparationofvisible-lightresponsiveN-F-codopedTiO2photocatalystbyasol-gel-solvothermalmethod>论文6：<PreparationandcharacterizationofZnO/TiO2,SO42-/ZnO/TiO2photocatalystandtheirphotocatalysis>论文7:<Syntheisofflower-likeComicrocrystalscomposedofConanoplatesinwater/ethonalmixedsolvent>论文8：<Amagnetic-field-assistedsolution-phaseroutetocobaltthinfilmcomposedofcobaltnanosheets>论文9：<Amesoporoushollowsilicasphere(MHSS):SynthesisthroughafacileemulsionapproachandapplicationofsupportforhighperformancePd/MHSScatalystforphenolhydrogenation>论文10：<Tuningthemorphologyofmesoporoussilicabyusingvarioustemplatecombinations>知识产权名称无推广应用情况本成果在吸附分离、酶固载、催化、以及医药方面具有广阔的应用前景，如：可利用这类纳米材料的高比表面积和特殊形貌，将其用作高效吸附及分离材料；可利用其特殊形貌，制得