《插層材料的分子組裝及其產品工程基礎》是依託北京化工大學，由段雪擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：插層材料的分子組裝及其產品工程基礎
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：段雪
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目旨在插層結構功能材料已經大範圍進入國民經濟多領域的基礎上，立足於產品工程研究方向，圍繞插層結構設計和插層組裝過程控制開展基礎研究，通過解決此類材料研究中的關鍵科學問題，構築完整的理論體系，建立此領域的科學平台。研究工作中以產品性能為導向開展插層結構設計，以產品生產為導向進行插層組裝過程控制。通過提出構築插層結構的理論判據，揭示根據套用性能設計插層結構的科學規律，完善插層理論體系。針對插層材料工程化的原料路線及成核與晶化等關鍵單元，以實現原子經濟反應為基礎，突破系列插層組裝關鍵技術，發展插層組裝方法學。在此基礎上，發展一批新型插層結構功能材料，如均分散量子點材料、凝膠骨架增強材料、高密度存儲材料、光致伸縮材料、插層結構螢光材料、無機光致變色材料、旋光分離材料和光熱穩定型插層顏料等，藉此豐富插層結構功能材料家族，拓展插層材料的套用範圍，為插層材料實現產業化奠定基礎。
結題摘要
插層結構材料因構築基元與功能的多樣性，已被廣泛套用於催化、吸附、分離、光、電、磁功能材料等國民經濟諸多領域。產品工程是化學工程學科的重要發展方向，已引起國際化工界的廣泛關注。本項目立足於產品工程研究方向，針對插層結構設計和插層組裝過程控制開展了深入、系統的基礎和套用基礎研究，取得了如下成果： 1. 系統研究了插層結構的構築原則。基於分子簇模型提出了構築插層材料的八面體變形度判據以及最穩定的層板堆積方式，從而澄清和解釋了若干實驗科學中存有爭議的問題。發現了插層結構的新特徵（無機－有機雜化量子阱結構），採用實驗手段和計算化學相結合的方法揭示了此類新型量子阱結構的能級特徵和性能優勢。 2. 提出了多種插層組裝的新方法。發展了插層組裝、剝層組裝、原位生長、共生組裝、外場輔助組裝等方法，拓展了組裝範疇，實現了對插層結構的精準調控。進一步將基礎研究成果推進至工程化研究階段，針對插層材料的原子經濟反應新工藝，突破了系列關鍵技術，實現了產業化。 3. 以功能為導向實現了插層材料的結構設計與性能調控。獲得了系列新型插層結構功能材料：高性能催化材料、吸附材料、發光材料、智慧型回響與感測材料。對該類材料的超分子結構、能帶特徵、主客體作用力進行了系統和深入研究，通過解決插層材料的結構設計、可控組裝中的關鍵科學問題，實現了其功能調控和強化。 4. 以基礎研究為創新源，進一步支持了關鍵技術的突破，三類插層結構功能材料（紫外阻隔材料、催化裂化硫轉移劑、焦爐煤氣脫硫吸附劑）以解決重大需求為切入點進入了套用階段。 項目執行期間，在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.和ACS Nano.等國際學術刊物發表研究論文130篇（其中IF大於3.0的120篇，IF大於6.0的43篇）；他引超過8500次；授權國際專利3件，授權國家發明專利36件；獲國家技術發明二等獎1項、北京市科學技術一等獎1項、中國石油化工協會技術發明一等獎1項；培養國家傑出青年基金獲得者3人、優秀青年基金獲得者1人、教育部新世紀優秀人才3人；培養博士後2名，博士研究生15名、碩士研究生25名；兩名博士分別入選2011和2012年度北京市優秀博士論文，一名博士獲2010年度“北京高校成才表率獎”。
