研究方向:
基于高分子自组装的光电功能材料化学体系,主要包括:(1)有机/高分子合成,聚合物自组装/相分离,胶体粒子; (2)自组装光电功能材料、多孔材料及其在能源存储与转化、催化、超材料等领域的潜在应用。光电功能材料是芯片、能源存储与转化等国家重大科技发展目标领域的核心材料,其主要研究目标之一是获得材料的构效关系和实现性能的优化。为此,实现材料的有序化是必要条件之一。本课题组致力于用高分子溶液自组装方法解决光电功能材料的结构有序化难题,构筑新颖的多维多尺度高性能光电功能材料。主要成果包括:(1)在一维材料方面,解决了石墨烯纳米带液相分散难题,实现其可控有序化,获得了性能优异的纳米带自组装光电功能材料和基于纳米带组装体的半导体器件(场效应晶体管等),将纳米带研究拓宽至液相体系和超分子范畴。(2)在二维材料方面,建立了双模板界面自组装通用方法,实现了二维多孔材料的可控制备及其孔结构、厚度等关键参数的精确调控,并开发它们在能源存储(二次电池、超级电容器等)和转化(水分解、O2/CO2/N2还原等)领域中的应用,揭示构效关系。(3)在三维材料方面,通过嵌段共聚物精准溶液自组装,获得有序双连续结构组装体,填补了20余年来该相图的空缺,并以此为模板精准构筑了双连续结构光电功能材料,揭示该结构在能源存储与转化、催化、超材料等光电应用中的优势。迄今已在Nat. Mater., Nat. Water, Nat. Commun., JACS, Angew. Chem., Adv. Mater., CCS Chem., ACS Nano, Chem. Sci., Macromolecules, ACS Macro Lett.等国际权威杂志上发表研究论文160余篇,ESI高被引论文10余篇,论文被引用12500余次,入选英国皇家化学会2021 Top 1% 高被引中国学者(化学综合);授权专利10余项。受邀在Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Nano Today, Trend in Chem.等权威综述期刊上撰写综述10余篇,并受邀参与撰写高分子自组装权威专著《大分子自组装新编》和101系列教材《高分子化学与物理》等。研究成果并多次被Nature Rev. Mater., Prog. Polym. Sci., Angew. Chem., Adv. Mater.等权威期刊,以及国家自然科学基金委,中国科学院,中国科学报,Wiley MaterialsViews等网站报道。
发明专利:
代表性授权专利:
1. 有序双连续结构金属有机框架材料SP-ZIF-8及其制备方法和应用,中国专利号:ZL202310084019.8
2. 一种二维MXene/聚多巴胺复合脱盐电极材料的制备方法及应用,中国专利号:ZL202111128227.0
3. 一种双连续结构介孔石墨化氮化碳及其制备方法和应用,中国专利号:ZL202010478602.3
4. 一种具有贯通型介孔的氮掺杂花型碳纳米材料及制备方法,中国专利号:ZL201810577050.4
5.一种具有贯穿孔结构的二维氮掺杂碳材料及其制备方法,中国专利号:ZL201810387141.1
6.二维氧化铁掺杂介孔聚吡咯/石墨烯复合材料的制备方法,中国专利号:ZL201711368147.6
7.一种Pn-3m立方相有序介孔聚集体及其制备方法,中国专利号:ZL201710066983.2
8.一种孔径大小可控的介孔碳球材料的制备方法,中国专利号:ZL201610061161.0
9.一种碗状氮掺杂碳中空粒子的制备方法及应用,中国专利号:ZL201610015124.6
10.氮掺杂石墨烯/二硫化钼复合材料及其制备方法和应用,中国专利号:ZL201410519794.2