提出化学沉积动态热力学与动力学控制的学术思路,建立了连续化学沉积动态控制模型,实现了化学沉积的连续稳定与精确控制,延长了使用寿命;发明了化学沉积组装制备超细空心金属功能材料的新方法,实现了形态结构可控;揭示了镁合金化学镀镍初始沉积机理、氟化物膜保护与结合机制,成为国内外镁合金化学镀镍的重要理论基础;设计制备了结构性能可控的耐磨减摩化学复合镀层,首次发现了纳米粒子降低镍-磷合金晶化温度的纳米效应;提升了化学沉积动态控制与应用的技术水平,获国家科技进步二等奖和教育部科技进步一等奖。发明了湿法冶金制备金属基复合材料的技术与方法,实现了金属基复合材料的低温制备与近终精密成形,获上海市科技进步一等奖;提出镁合金熔盐置换扩散制备富铝涂层的新思路,突破了镁合金固体扩渗铝工艺温度高的瓶颈。近五年论文被SCIE收录60篇,SCI他引275次;获中国发明专利授权14项;2009年获高校汽车领域创新人才一等奖。
Metal Nanoparticles;Chemical Reduction;Electrochemistry;Synergistic Effect;Catalytic Properties
纳米金属粉末的制备和性能研究是当今新材料领域的前沿研究课题之一。在一些新兴研究领域如光电子转换、传感器、电磁器件、生物医药等,纳米金属粉末表现出了独特性能和应用前景。而纳米粉末的性能在很大程度上是由粒子的形态、结构、组分、尺寸等自身特征参数所决定的,可以通过控制粒子的特征参数来实现某种特定的性能。本项目针对这一研究热点,开展晶体生长与形态结构控制的理论研究,主要通过可控制备与选择性生长来实现微/纳颗粒的形貌,结构,晶面,成份等的可调,在此基础上,对这些微/纳米材料的物理化学特性进行深入研究,本研究项目对微/纳米金属材料的可控制备和生长机理研究具有十分重要的科学价值,有关的催化性能研究和性能表征也将对新型能源材料的设计和制备具有重要的参考意义和应用价值。项目围绕过渡族金属微/纳米粉体的可控制备及物理化学特性开展了深入研究。主要包括五个方面的研究内容(1)自催化还原制备超细空心金属粉体及其特性研究;(2)化学还原法制备纳米贵金属及其形态结构控制;(3)电化学方法制备晶面结构可调的微/纳贵金属;(4)微/纳贵金属纳米颗粒形态与催化特性协同作用研究;(5)水热法制备钴的氧化物纳米结构及其特性。重点研究了化学还原和电化学还原制备镍、钯、铂等过渡族金属及其合金微/纳米颗粒的可控生长,揭示了微/纳米晶粒选择性生长的基本原理,掌握了相关微/纳米材料的可控制备关键工艺参数,在此基础上,系统研究了材料的物理化学特性,总结了影响性能的相关规律,揭示了贵金属纳米粒子催化活性在很大程度上与特殊的形态结构有关,主要是由于表面活性点的尖端效应和表面原子的协同效应所引起。研究结果为进一步研究过渡族金属微/纳米材料在能源、催化领域的高效利用奠定了基础。目前已公开发表署名项目支持的SCI论文22篇,包括Chem.Soc.Rev., ACS Nano, Chem.Mater., Nanoscale, J.Mater.Chem.A, J.Power Sources, Electrochem.Comm., Electrochimica Acta等高水平杂志,并有多篇论文在审稿中,授权专利4项,撰写中英文专著2本。于2015年与国际电化学能源科学院(IAOEES)一起在加拿大温哥华组织召开了第二届国际电化学能源科学与技术大会(EEST2015),并作了主题报告,相关的研究结果引起了与会专家的极大关注。