梅雷 教授 博士 研究领域: 天然气化工,环保,新材料,石油炼制,石油化工,精细化工 研究方向: 放射化学、锕系超分子化学与材料 所在单位: 中国科学院高能物理研究所

基本信息

所在单位:
中国科学院高能物理研究所
单位类型:
科研机构
职称:
教授
最高学历:
博士
教育经历:
2004/09–2008/07,武汉大学,化学与分子科学学院,本科
2008/09–2013/06,北京大学,化学与分子工程学院, 博士
工作经历:
2013/07-2015/09,中国科学院高能物理研究所,多学科中心,助理研究员
2015/10-2021/07,中国科学院高能物理研究所,多学科中心,副研究员
2021/08-2022/12,中国科学院高能物理研究所,多学科中心,特聘青年研究员
2023/01-至今,中国科学院高能物理研究所,多学科中心,研究员
专家介绍:
申请人多年来聚焦于放射化学和锕系化学领域,致力于将超分子识别与组装的理念和方法应用于锕系固体化学和放射性核素分离化学研究,在锕系超分子配合物及其配位化学基础、放射性核素分离新方法、锕系功能材料应用探索等方面开展了系列研究工作。申请人取得的创新性成果主要包括:率先将准轮烷超分子配体用于锕系配位化学研究,揭示了其协同配位与选择性识别锕系离子的特征,并成功用于超铀元素镎的高效螯合配位;提出了基于多元协同组装的“纳米萃取”液相分离和自适应性超分子材料固相吸附的核素分离新方法,通过超分子识别与协同组装机制实现了铀、锝的高选择性分离,突破了多离子体系中核素分离选择性不佳的瓶颈;发展了具有良好机械弹性和多重力学响应的锕系配位聚合物晶体材料,克服了有机化合物或配合物晶体材料的机械脆性问题,为锕系功能材料应用研究开辟了新的方向。该系列研究为我国高放废液处理处置、环境放射性污染治理和核素资源合理化利用等重要任务提供了新思路。

申请人于2021年获得国家优秀青年科学基金支持,2019年入选中国科学院青年创新促进会会员,并入选IYPT2019中国青年化学家元素周期表(代言93号元素镎)。主持国家自然科学基金项目、中国科学院和所级项目6项。受邀为Wiley出版社出版的《The Heaviest Metals Science and Technology of the Actinides and Beyond》一书撰写关于锕系超分子化学研究的相关章节(第28章“Supramolecular and Macrocyclic Chemistry of the Actinides”),系统介绍了锕系超分子化学和大环化学的研究历史和最新进展;参与撰写爱思唯尔出版社出版的《Modern Inorganic Synthetic Chemistry》一书关于锕系化合物制备合成的相关章节(第14章“Inorganic Synthesis of Actinides”),综述了锕系化合物的合成方法。目前担任中国化学会青年化学工作者委员会委员,中科院青促会化学与材料分会委员,中国核学会锕系化学与物理分会理事,SmartMat和Materials Research Letters期刊青年编委等。担任Angewandte Chemie International Edition,Coordination Chemistry Reviews, Inorganic Chemistry等多个知名学术期刊审稿人。

具体工作业绩包括以下几个方面:

(一)率先将准轮烷超分子配体用于锕系离子的配位识别,系统研究了此类配体与锕系离子的配位化学行为及其影响因素,揭示了其所特有的协同配位与动态调控特征并将其成功用于超铀元素镎的螯合配位

    主要创新点:申请人从金属离子与配体分子相互作用的角度出发,在配位键合作用基础上进一步引入超分子相互作用,即:采用含主客体双组分的葫芦脲基准轮烷超分子配体,通过主客体协同配位、配位键-弱相互作用强-弱结合的方式实现了锕系核素的选择性识别和高效键合。有别于传统单一位点配体或共价螯合配体,准轮烷配体属于主客体复合型配体,使得其既可以通过主客体间的协同配位保证目标离子的稳定螯合,同时又可以发挥超分子主客体组分间的动态可调性,即针对目标离子的尺寸大小或配位能力进行适应性动态调节。准轮烷配体的提出为锕系配位化学研究及相关核素分离方法、功能材料应用探索提供了一种新的配体设计方案。

(二)在锕系元素及其裂变产物等关键核素分离方面,针对多离子竞争体系中分离选择性不佳的难点问题,提出了基于多元协同超分子组装的液相“纳米萃取”分离和自适应型超分子固相材料吸附分离两种方案,通过超分子识别与组装机制成功实现了铀酰阳离子和高锝酸根阴离子的选择性分离

    主要创新点:申请人将超分子化学原理与核素分离应用相结合,通过超分子协同组装和特异性识别机制实现液相萃取或固相吸附过程中放射性核素分离的高选择性。针对锕系阳离子分离,提出了基于金属中心-配体多元协同组装的“纳米萃取”新理念;针对放射性阴离子(如高锝酸根99TcO4-)的去除,制备合成了可实现目标阴离子选择性识别的客体适应型超分子固相材料。通过超分子识别与组装机制,实现了对目标核素的选择性捕获或识别,大大提高了多离子竞争体系中放射性核素分离富集的选择性,同时超分子键合的动态可调性也保证了分离过程的循环利用性,为核素分离选择性不佳的瓶颈问题提供新的解决方案。

(三)研究了铀酰化合物在光催化、诱导发光和刺激响应等方面的性质和功能应用,并重点发展了一类铀酰-有机配位聚合物弹性晶体材料,克服了纯有机或有机-无机杂化晶体材料的机械脆性问题

    主要创新点:在锕系功能材料性能研究和应用探索方面,申请人立足于锕系离子的基本配位化学行为,通过超分子配位组装构筑新型锕系功能配合物。这些配合物充分结合了锕系金属节点和有机配体两者的分子结构特点、配位方式和理化性质,在材料结构和功能上表现出其独特的一面,如较为罕见的机械弹性。通过不同功能基团的引入,还可以设计合成对力、热、光或溶剂等不同信号分别呈现刺激响应性的晶态材料。这些新型功能材料的开发研究将为锕系功能材料的应用拓展新的方向。

科研能力

研究领域:
天然气化工,环保,新材料,石油炼制,石油化工,精细化工
研究方向:
放射化学、锕系超分子化学与材料
英文标签:
Uranium;Rotaxanes;Uranyl;Actinides;Supramolecular Chemistry;Coordination Polymers;Metal-organic Frameworks;Lanthanide Coordination Complexes;Selective Dye Adsorption;Mxene
论文著作:
1. Efficient Removal of Uranium from Aqueous Solution by Zero-Valent Iron Nanoparticle and Its Graphene Composite
Zi-Jie Li; Lin Wang; Li-Yong Yuan; Cheng-Liang Xiao; Lei Mei; Li-Rong Zheng; Jing Zhang; Ju-Hua Yang; Yu-Liang Zhao; Zhen-Tai Zhu; Zhi-Fang Chai; Wei-Qun Shi
Journal of Hazardous Materials, 2015

2. Aryl Diazonium-Assisted Amidoximation of MXene for Boosting Water Stability and Uranyl Sequestration Via Electrochemical Sorption.
Pengcheng Zhang; Lin Wang; Zhiwei Huang; Jipan Yu; Zijie Li; Hao Deng; Taiqi Yin; Liyong Yuan; John K. Gibson; Lei Mei; Lirong Zheng; Hongqing Wang; Zhifang Chai; Weiqun Shi
ACS Applied Materials & Interfaces, 2020

3. Prognostic Value of Cytokines in SIRS General Medical Patients.
Pengcheng Zhang; Yujuan Zhang; Lin Wang; Kaikai Qiu; Xiaoyi Tang; John K. Gibson; Xue Liu; Lei Mei; Shuwen An; Zhiwei Huang; Peng Ren; Yi Wang; Zhifang Chai; Weiqun Shi
Advanced Science, 2022

4. Anion-adaptive Crystalline Cationic Material for 99tco4− Trapping
Lei Mei; Fei-ze Li; Jian-hui Lan; Cong-zhi Wang; Chao Xu; Hao Deng; Qun-yan Wu; Kong-qiu Hu; Lin Wang; Zhi-fang Chai; Jing Chen; John K. Gibson; Wei-qun Shi
Nature Communications, 2019

5. ChemInform Abstract: Exploring Actinide Materials Through Synchrotron Radiation Techniques.
Wei‐Qun Shi; Li‐Yong Yuan; Cong‐Zhi Wang; Lin Wang; Lei Mei; Cheng‐Liang Xiao; Li Zhang; Zi‐Jie Li; Yu‐Liang Zhao; Zhi‐Fang Chai
ChemInform, 2015

6. Solar‐Driven Nitrogen Fixation Catalyzed by Stable Radical‐Containing MOFs: Improved Efficiency Induced by a Structural Transformation
Kong-Qiu Hu; Peng-Xiang Qiu; Li-Wen Zeng; Shu-Xian Hu; Lei Mei; Shu-Wen An; Zhi-Wei Huang; Xiang-He Kong; Jian-Hui Lan; Ji-Pan Yu; Zhi-Hui Zhang; Zhong-Fei Xu; John K. Gibson; Zhi-Fang Chai; Yun-Fei Bu
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION, 2020

7. Exploring Actinide Materials Through Synchrotron Radiation Techniques
Wei-Qun Shi; Li-Yong Yuan; Cong-Zhi Wang; Lin Wang; Lei Mei; Cheng-Liang Xiao; Li Zhang; Zi-Jie Li; Yu-Liang Zhao; Zhi-Fang Chai
ADVANCED MATERIALS, 2014

8. Europium, Uranyl, and Thorium-Phenanthroline Amide Complexes in Acetonitrile Solution: an ESI-MS and DFT Combined Investigation
Cheng-Liang Xiao; Cong-Zhi Wang; Lei Mei; Xin-Rui Zhang; Nathalie Wall; Yu-Liang Zhao; Zhi-Fang Chai; Wei-Qun Shi
DALTON TRANSACTIONS, 2015

9. Solvent-Dependent Synthesis of Porous Anionic Uranyl-Organic Frameworks Featuring A Highly Symmetrical (3,4)-Connected Ctn or Bor Topology for Selective Dye Adsorption
Kong-Qiu Hu; Xiang Jiang; Cong-Zhi Wang; Lei Mei; Zhen-Ni Xie; Wu-Qing Tao; Xiao-Lin Zhang; Zhi-Fang Chai; Wei-Qun Shi
Chemistry, 2016

10. Actinide Separation Inspired by Self-Assembled Metal-Polyphenolic Nanocages
Lei Mei; Peng Ren; Qun-yan Wu; Yu-bin Ke; Jun-shan Geng; Kang Liu; Xue-qing Xing; Zhi-wei Huang; Kong-qiu Hu; Ya-lan Liu; Li-yong Yuan; Guang Mo; Zhong-hua Wu; John K. Gibson; Zhi-fang Chai
Journal of the American Chemical Society, 2020
科研项目:
1. 基于铀钍的新型锕系轮烷配位聚合物的制备、性质表征及应用研究
立项时间: 2015-2017 项目经费:300000

2. 阴离子 识别型晶态 超 分子材料用于高锝酸根的选择性分离
立项时间: 2020

3. 准轮烷型预组织配体用于锕系离子的协同配位及固相分离研究
立项时间: 2019-2022
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