文档介绍：江苏省推荐申报2013年度国家科学技术奖励项目
一、自然科学奖
:光催化材料在能源和环境中的应用基础研究
主要完成单位:南京大学
主要完成人:邹志刚,李朝升,于涛,罗文俊,闫世成
项目简介:
解决能源短缺和环境污染问题是我国实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需要。光催化材料在解决能源和环境问题方面具有重要的应用前景,因而成为当前国际材料领域中的重大科学前沿探索之一。国际上光催化材料研究的竞争十分激烈。光催化材料要走向大规模应用亟待解决的关键科学问题是: 发展新型高效光催化材料的设计方法;提高光催化材料的太阳能转换效率;解明光催化反应机理。本项目针对上述关键科学问题进行了一系列研究,并取得了若干原创性成果。重要科学发现如下:
(1)提出和发展了光催化材料的能带调控与设计方法,为新型光催化材料探索提供指导。利用过渡金属元素和稀土元素(d轨道和f轨道)在晶体场作用下的特性调控光催化材料的导带位置;利用非金属元素(例如N、S)和部分金属元素(例如Ag+、Bi3+、Pb2+、Sn2+)中的s轨道和p轨道在晶体场作用下的特性调控光催化材料的价带位置;利用具有相同晶体结构的宽带隙和窄带隙光催化材料形成固溶体,可以得到带隙连续可调的半导体材料,并对光催化材料的价带和导带位置进行调控。部分成果发表在Nature、Appl. Phys. Lett.、J. Phys. Chem. C、Phys. Chem. Chem. 。该工作受到国内外的广泛关注,被Nature、Chem. 。世界著名的光化学家、美国加州理工学院Lewis教授高度评价“邹等人的工作向无机光化学的圣杯前进了一步”(Nature 2001, 414, 589)。
(2)发展了提高光催化材料量子效率和太阳能转换效率的方法。率先将异质结结构引入光催化材料,利用内建电场增加光生载流子的分离效率,提高量子效率和太阳能转换效率,在国际上掀起了研究异质结光催化材料的热潮。同时利用介孔结构、敏化方法等手段大幅度提高光催化材料性能。部分成果发表在Chem. Mater.、Dalton Trans. 等学术期刊上。这些工作受到了包括Science(2008)等的高度评价,并被德国马普胶体与界面研究所
Antonietti教授在Angew. Chem. Int. Ed. (2012)的评述性论文重点引用。
(3)揭示了某些典型的代表性光催化反应过程(如染料、多环芳烃等光催化降解)的机理。发现了在光催化降解有机染料废水中,不同染料之间还存在协同降解效应。部分成果发表在Environ. Sci. Technol.、Langmuir等学术期刊上,为光催化环境净化的实用化奠定了坚实的基础。该工作被Angew. Chem. Int. Ed. (2012)等论文多次正面评价。
本项目共发表SCI论文20篇,代表性SCI论文8篇,包括Nature() 1篇、Chem. Mater.()1篇、Environ. Sci. Technol.()2篇、J. Phys. Chem. C()1篇、Langmuir()1篇、Appl. Phys. Lett.()2篇; SCI论文被Nature、Science()、Chem. Rev.()等期刊上发表的SCI论文他引1288次;获得授权国家发明专利6项。
:高性能有机半导体的分子设计、高效制备与光电器件
主要完成单位:南京邮电大学
主要完成人:黄维,赖文勇,解令海,范曲立,唐超
项目简介:
本项目属于电子与信息科学技术中的半导体材料方向,围绕有机半导体的稳定化、功能化和高性能化为研究主线开展工作。以理性设计开发高性能有机半导体及其光电器件为目的,提出了有机半导体凝聚态结构调控原理,系统阐述了有机半导体分子拓扑结构螺旋化、多支化、多维化的分子设计思想,研制出一批具有产业化前景的高性能三基色有机半导体,成功地解决了有机蓝光半导体器件稳定性这一世界难题;发展了微波辅助有机合成法,实现了高性能有机半导体的快速高效可控制备;在此基础上,拓展了有机半导体在激光、传感和存储等方面的应用,丰富了有机光电子学的学科内涵。
成果产生了广泛的国际影响。高效有机蓝光半导体方面的设计原理成为国际上通行的解决方案;Nature(Asia Materials)专题评述认为相关技术对实现有机电泵浦激光器件具有“特别重要的意义”;基于超分子有机半导体的存储器件,被Nature Materials列为研究亮点,开辟了有机半导体存储研究的新方向。在发展有机半导