功能无机材料物理化学-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

位置：立项数据库 > 立项详情页

功能无机材料物理化学

项目名称：功能无机材料物理化学
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：51125009
申请代码：E0207
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：薛冬峰
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院长春应用化学研究所
批准年度：2011

中文摘要：

新材料是发展高科技的先导。随着科学技术的进步，人们对材料性能的要求越来越高，具有高性能的无机材料成为材料研究的主要焦点，在分子或原子的水平上设计和操纵物质是材料科学的重要发展趋势。申请人采用化学反应设计实现了CuO、Nb2O5、V2O5-SnO2等功能无机材料在结晶过程中的相转移制备；提出了结晶生长的化学键合理论；建立了离子电负性模型，并将其应用于新型超硬结晶相的设计和预测。近五年在Phys. Rev. Lett.、J. Am. Chem. Soc.和Adv. Mater.等SCI期刊发表论文130余篇，被他人正面引用1700余次。在国内外学术会议上做邀请报告11次。1999年获德国洪堡奖学金资助、2000年获全国优秀博士学位论文、2001年获日本学术振兴会博士后奖学金资助、2009年获建筑材料科学技术二等奖和2010年获中国颗粒学会青年颗粒学奖。任Sci. Adv. Mater.副主编。

中文主题词：相变；电负性；石墨烯微结构；胶体离子电容器；低成本生长工艺

英文摘要：

phase transition；electronegativity；microstructure of graphene；colloidal ionic supercapacitor；low-cost growth technique

英文主题词： phase transition；electronegativity；microstructure of graphene；colloidal ionic supercapacitor；low-cost growth technique

结论摘要：

高性能无机功能材料是实现系统和单元器件功能提升的物质保障。随着人类社会的发展，人们对系统功能的要求日益提高，在物质水平上，功能系统和关键器件功能依赖于无机功能材料的物理化学性能。无机材料的组成和结构决定其功能特性，因此，在分子或原子水平上设计和操纵材料组成和结构是材料科学的发展趋势。项目负责人与其研究团队紧紧围绕形成功能无机材料的基本热力学和动力学过程，开展了一系列的理论和实验工作。主要研究内容包括以下三个方面1. 电负性概念的拓展及其在无机功能材料设计中的应用，提出了金属电负性、基团电负性和溶液电负性新标度，并利用电负性新标度成功预测无机功能材料的各向异性硬度、带隙、掺杂离子占位情况；2. 无机功能材料的结晶机理研究，主要包括结晶过程中离子型化合物在成核阶段的相变研究和大块晶体生长阶段的低成本技术研究；3. 无机功能材料结晶控制研究，主要包括结晶过程中胶体离子电容器体系研究并利用结晶过程调控石墨烯微结构。将电负性的概念进行了创新性的拓展，并成功预测无机功能材料的各向异性硬度、带隙、掺杂离子占位情况，实现了电负性在材料设计中定量化应用的效果。在结晶相变过程研究方面，原位观测技术为深入研究物质在成核与生长阶段的相变过程跟踪提供了有力手段，深刻揭示了分子/离子对之间相对位移的演变过程，为有效调控材料的结晶行为提供理论依据。提出的低成本高质量大尺寸稀土晶体生长技术，可以广泛应用于大尺寸晶体的快速生长领域，能够有效降低原材料浪费以及各种能耗。在结晶控制研究方面，利用原位成核与生长获得胶体离子超级电容器新体系，为高活性电极材料的高利用率提供了重要理论基础。利用冰的支撑作用获得具有折叠结构的石墨烯纸，为功能材料的微观局域构筑提供了有益探索，这些基础理论研究成果均可应用于柔性电化学储能器件领域。项目执行期间，项目负责人在Adv. Mater.、Chem. Soc. Rev.、J. Power Sources、J. Mater. Chem.、Inorg. Chem.、CrystEngComm等物理化学领域公认的重要期刊上发表高水平学术论文100余篇。

成果综合统计