项目名称： 功能纳米材料的合成、结构、性能及其应用探索研究

推荐单位： 北京市

项目简介： 该项目属于无机合成化学领域。

纳米材料的合成、结构与性能研究是当代化学与材料科学中最富挑战性的前沿领域，深入开展纳米材料合成方法学研究，解决纳米材料的可控合成与制备难题，揭示物质在纳米尺度上结构与性能关系，是推动纳米科技从基础研究走向应用的关键。本项目取得了如下创新性成果：

1．创立了通用性的单分散纳米材料"液/固/溶液"相转移合成方法，揭示了不同相界面化学反应调控机理，解决了纳米材料制备过程中的成核、生长、尺寸与形貌均一性调控难题，实现了用同一种方法制备出数十种像贵金属、氧化物（磁性、介电）、稀土荧光粉、半导体量子点等这样一些不同种类的功能性单分散纳米晶。为纳米生物、医药、环境等交叉科学的发展提供了物质基础，在国际上产生了重大影响。

2． 首次水热合成出具有层状结构的铋及钛酸盐纳米管，提出了纳米管层状卷曲形成机制；由此开辟了空心及一维纳米材料水热/溶剂热合成新路径，并合成出包括Bi、W、WS2、MoS2、MnO2、V2O5/VO2纳米管/线、钛酸盐、硅酸盐纳米管/线、稀土化合物纳米管/线/富勒烯球等系列具有广阔应用前景的功能纳米材料。为实现纳米材料规模化制备及纳米器件等领域的开拓提供了关键技术。

3．发现了具有特定晶形与晶面的CeO2纳米材料对一氧化碳催化氧化反应的结构敏感特性，并在烯烃的环氧化等多个催化反应体系中得到验证，从而初步揭示出纳米材料的催化各向异性特征。

该成果共计在SCI刊物上发表论文181篇，其中影响因子3.0以上103篇，包括Nature 1 篇，Angew. Chem. Int. Ed. 10 篇，J. Am. Chem. Soc. 3 篇，Adv. Mater. 9 篇，Chem. Eur. J.16篇, 其中21篇论文入选1997-2007年国际Highly Cited Papers，占同期中国入选论文总数（2663篇）的0.789％，占全国化学入选论文总数（501篇）2.79％，占全国材料学科入选论文总数（337篇）2.08％，主要论文SCI他引3584次。多次在国际学术会议上作大会邀请报告，受邀为Acc. Chem. Res.等撰写综述性论文4篇。

主要发现点： 核心发现点：

1. 创立了一种普适性的"液相－固相－溶液"相转移、相分离单分散纳米晶合成方法。利用金属离子与表面活性剂分子间作用原理，通过对不同界面化学反应的控制，实现了贵金属、半导体、磁性、介电、荧光纳米晶等数十种不同系列单分散纳米晶的制备。Science Watch以"A great leap forward in nanotechnology"为题对该工作给予了高度评价："revolutionize their synthesis"、"will almost certainly be seen as a landmark in their production."。该成果入选"2005年度中国基础研究十大新闻"。应邀对单分散纳米晶合成方法、组装及性能研究进展进行了系统总结、评述与展望（Acc. Chem. Res. 2007, 40, 635-643；Chem. Commun. 2007, 2901-2910）（无机合成化学研究领域，代表性论文1）

2． 首次报道了水热法合成具有层状结构的铋、钛酸盐纳米管，揭示了纳米管层状卷曲形成机制，并在此基础上合成出包括Bi、W、WS2、MoS2、MnO2、V2O5/VO2纳米管/线、钛酸盐、硅酸盐纳米管/线、稀土化合物纳米管/线等系列具有广阔应用前景的一维功能纳米材料；开拓了系列功能纳米材料制备新技术。论文发表在德国《应用化学》、《美国化学会志》等杂志上，主要论文被Nature、Science、JACS、Angew. Chem.等SCI学术期刊正面他人引用达2000余次。在一维纳米结构领域的研究引起了国际上的广泛关注，受Inorg. Chem.与Nanotechnology杂志邀请就该领域研究进展撰写两篇综述（Inrog. Chem. 2006, 45, 7522-7534； Nanotechnology 2006, 17, S253-S261）。（无机合成化学研究领域，代表性论文2，3，4，5，6，7，8）

其它重要发现点：

3. 发现了具有特定晶形与晶面的稀土氧化物纳米结构材料，提出了纳米晶特定晶形与晶面影响结构敏感催化反应的概念，并在表面增强拉曼、气敏等领域的研究中，观察到不同晶面的纳米粒子具有不同的表面增强效应，揭示了纳米材料丰富的表面特性；此外，将荧光、磁性等功能纳米材料与生物分子结合，利用荧光能量共振转移与磁分离实现了生物分子的痕量检测。（无机合成化学研究领域，代表性论文9，10）

主要完成人： 李亚栋

作为项目负责人提出研究计划与方案，负责基金项目的申请，负责项目的设计与规划、研究方向和内容的确定以及方案的指导与实施，提出本项目的主要学术思想与研究思路，担任十篇代表性论文的唯一通讯联系人和项目全部论文的通讯联系人，是全部三个发现点的主要完成人。该研究工作占据本人当时工作量约70％。

王训

作为主要参加者参予了主要发现点1、2的实验设计、论文撰写工作。是多篇重要论文的第一作者（代表论文1、4、5）。该研究占据本人当时工作量约80％。

彭卿

作为主要参加者参予了主要发现点2、3的实验设计、论文撰写工作。是多篇重要论文的第一作者（代表性论文6）。该研究占据本人当时工作量约80％。

孙晓明

他于攻读博士期间，作为项目的主要参加者，参予了主要发现点2、3的研究工作，是本成果数篇代表论文的实验主要完成人和第一作者（代表性论文7、8）。该研究占据本人当时工作量约80％。

李晓林

他于攻读博士期间，作为项目的主要参加者，参予了主要发现点2的研究工作，是本成果多篇论文的实验主要完成人和第一作者（代表性论文3第二作者）。该研究占据本人当时工作量约80％。