项目名称： 新型稀土和半导体光电材料及纳米复合材料的基础研究与应用探索

推荐单位： 吉林省

项目简介： 本项目属于无机化学学科，是无机固体化学研究的国际前沿课题，系统地研究了多种杂化材料、复合材料和纳米材料的合成、组成、形态结构与发光、催化和热电等性能的关系和变化规律，获得一系列创新性的研究成果：

将稀土有机配合物通过Si-C共价键嫁接到有机/无机杂化材料的骨架上和杂化中孔薄膜材料的骨架上，制备出国内外未见报道的稳定性好、发光性能优异的互穿网络杂化材料；以原位法制备了三种稀土（Nd3+, Er3+, Yb3+）干凝胶近红外杂化发光材料，实验和Judd-Ofelt理论计算结果表明，在光波导放大方面具有潜在应用前景。

制备了氟取代的三元配合物和相应的电致发光器件，提高了发光效率和稳定性，其性能达到和超过国际同类器件的水平；开发出一种简单易控制备发光薄膜及实现其图案化的方法，制备了各种无机薄膜发光材料，国内外尚未见任何报道，有可能用这种简单技术直接制备各种显示屏。

制备出粒径、组成和表面性质可控的单分散Au-Ag（Au-Pt）纳米粒子，具有很高的催化活性和表面增强拉曼散射效果；通过调节加入表面活性剂的浓度实现了对碲化锑产物形貌的控制，得到了世界上首例单晶碲化物纳米带。

制备了0.5－3.0 μm的非团聚球形LaGaO3: Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型场发射显示材料，其发光亮度和显色指数均优于日本日亚公司生产的蓝粉和黄粉；研究了过渡金属纳米团簇体系的几何结构与电子结构规律，指出了对于不同体系那种密度泛函方法更加可靠。

上述工作在J. Am. Chem. Soc., Adv. Func. Mater., Chem. Mater., 等国内外著名期刊上共发表SCI收录论文307篇，其中IF>3的62篇，IF为2－3之间论文57篇。被他人引用1977次，特别是Chem.Rev., J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem.，Adv. Mater.等期刊较大篇幅的引用我们的工作，受到了广泛好评。项目负责人曾任第一届中日双边会和第二届中日韩国际会议主席，课题组参加国际会议做邀请报告25次，已授权专6项。

主要发现点： 我们瞄准新型多种杂化材料、复合材料和纳米材料的前沿研究领域，系统地研究了材料的设计合成、组成、形态结构与性能之间的关系及变化规律。取得主要创新成果如下：

1．核心发现点：

(1) 通过原位合成的方法，创新性地将稀土有机配合物通过Si-C共价键嫁接到有机/无机杂化材料互穿网络的骨架上，使材料的稳定性和发光性能显著提高，该制备方法被国内外同行纷纷采用。成果分别发表Chem. Mater.14, 3651, (2002)上，他人引用70次，成为该领域经典文献之一；Chem. Commun.1212,(2001)上，他人引用42次，为该领域的发展做出了重要的贡献。(无机固体化学)

(2) 合成了氟取代的稀土铕三元配合物并制备了电致发光器件，其中七氟和五氟配合物的最大亮度达到1000 cd/m2，电流效率分别达到4.14，5.41 cd/A，流明效率分别达到2.28, 3.11 lm/W，已经达到或超过了国际上报道的同类型器件的EL性能，论文发表在 Inorg. Chem. 44,1611, (2005)上，他人引用27次。(无机固体化学)

(3) 首次把溶胶-凝胶法与毛细管微模板软石印技术结合在一起来实现发光薄膜的图案化，有可能用这种简单技术直接制备各种显示屏，论文发表在Chem. Mater. 14, 2224, (2002)，他人引用46次。(无机固体化学)

(4) 首次制备出粒径、组成和表面性质可控的单分散Au-Ag(Pt, Pd）纳米粒子, 具有很高的催化活性和表面增强拉曼散射效果。该研究成果分别发表在Chem. Commun. 144, (2002)上，他引31次；J. Mater. Chem. 14, 1005, (2004)上，他引16次；J. Mater. Chem. 12,156, (2002)上，他人引用22次。(无机合成化学)

(5) 用SiO2微球为模板，成功地制备出新型核壳结构发光材料SiO2@YVO4:Eu3+，实现了形貌调控。论文发表在Chem. Mater. 17, 1783, (2005)上，被他人引用18次。(无机合成化学)

(6) 研究了过渡金属纳米团簇体系的几何结构与电子结构规律，指出了对于不同体系那种密度泛函方法更加可靠。论文发表在J. Chem. Phys.121,4699, (2004)上，他人引用4次。(无机固体化学)

(7) 一维碲化锑纳米材料合成方法取得了重大突破, 得到了世界上首例单晶碲化物纳米带，相关研究成果发表在美国化学会志（J. Am. Chem. Soc. 128, 16490, 2006）上，审稿人一致认为该研究成果对材料科学领域具有极其重要的贡献。(无机合成化学)

2．其它重要发现点：(8)以原位法制备了三种稀土（Nd3+, Er3+, Yb3+）近红外干凝胶杂化材料。实验和Judd-Ofelt理论计算结果表明，铒杂化材料具有潜在的光波导放大应用，论文发表在Adv. Func. Mater. 15, 1041,(2005)上，他人引用7次。(无机合成化学) (9)制备了0.5－3.0 μm的非团聚球LaGaO3:Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型场发射显示材料，发光亮度和显色指数均优于日本日亚公司生产的蓝粉和黄粉，该论文发表在J.Appl.Phys.100,124306, (2006)上，申请中国发明专利1项（申请号：200610016561.0, 2007）。(无机固体化学)

主要完成人： 张洪杰

作为项目的负责人，自始至终指导全部研究工作，包括课题的选择、基金申请、实验方案的确定和数据分析及成果整理等各个环节都起到了主导作用。是核心发现点和主要发现点的提出者和完成者。(1)创新性地通过Si-C键共价嫁接的方法，制备出新型的互穿网络稀土有机－无机杂化材料,使其稳定性和发光性能大幅度提高；(2)开发了一类新型氟取代的电致发光材料，其器件的效率达到或超过文献同类器件的数值；(3)制备出粒径、组成和表面性质可控的单分散Au-Ag（Pt, Pd） 纳米粒子, 具有很高的催化活性和表面增强拉曼散射效果; (4)通过水热合成的方法，获得了世界上首例单晶碲化锑纳米带。

工作总量约占70%。

林君

作为本项目的主要完成人，自始至终参与整体研究工作，是核心发现点和主要发现点的主要完成人之一。（1）首次把溶胶－凝胶法与毛细管微模板软石印技术结合在一起来实现发光薄膜的一步图案化，有可能用这种简单技术直接制备各种显示屏；（2）用SiO2微球为模板，通过形貌调控，成功地制备出新型核壳结构发光材料SiO2@YVO4:Eu3+，有潜在的应用前景；（3）成功地制备了0.5－3.0 μm的非团聚球形LaGaO3: Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型场发射显示材料， 其发光亮度和显色指数均优于日本日亚公司生产的蓝粉和黄粉。

工作总量约占60%。

武志坚

作为本项目的主要完成人，参与了整体研究工作，是核心发现点和主要发现点的主要完成人之一。研究了过渡金属纳米团簇体系的几何结构与电子结构规律，指出了对于不同体系那种密度泛函方法更加可靠。发现对于所研究的密度泛函方法，他们对于几何结构的预测均比较可靠，但对于电子结构性质，如能量、电子亲和势、振动频率等，所得到的结果与所选用的方法密切相关，在实际研究中应精心选择。

工作总量约占55%。