功能导向金属氧化物介观晶体可控制备、组装机理及性能

项目名称： 功能导向金属氧化物介观晶体可控制备、组装机理及性能

项目编号： No.21271165

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 徐安武

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 运用自然的组装方法以及生物模拟矿化合成技术，制备具有特殊结构的无机及无机/有机复合纳米结构具有重要的科学意义和应用前景。本项目利用自然的组装方法以及优化的有机功能团的模板作用，实现对金属氧化物介观晶体和超结构的可控制合成，系统研究有机与无机"软-硬"界面的作用及纳米颗粒间的自组织机制，实现分子水平上对无机粒子的形状、尺寸和结构的有效控制，获得形状大小可控的介观晶体。合成具有特殊多级次超结构以及具有高阶面多面体的功能氧化物介观晶体。研究模板分子在异相界面通过分子识别调控无机纳米/微结构粒子的形貌、晶型、粒径、组成与分布等的动态过程和机制，探索无机组装单元与模板分子协同作用并自组装合成纳米/微结构的演变过程及机理，总结仿生合成介观晶体及纳米组装块的构筑原理、介观结构转换过程的规律。探测介观晶体的催化性能与其组装结构之间的关系，总结规律，为功能导向介晶的合成提供理论依据和实验方法。

中文关键词： 介观晶体；金属氧化物；有机分子模板；自组装；结构与性能

英文摘要： One of the fundamental aspects of bio- and biomimetic mineralization is the possibility to produce mesoscopically ordered materials via self-organization and mesoscale transformation. Mesocrystal is a quasi-single crystal consisting of ordered assemblies of small, anisotropic, and vectorially aligned nanoparticles, thus forming an entirely new class of porous superstructures or polyhedron through mesoscopic transformations and nanoparticle precursors. Such supercrystals are of considerable interest to a broad range of disciplines including materials chemistry and life science as well as crystallization related fields in general. Mesoscopic transformations and nanoparticle self-organization also appear to play a role in biomineralization. This study will focus on control over the nucleation and growth, the shape and size, and the assembly of inorganic nanosized building blocks through organic and inorganic cooperative interaction at the inorganic and organic interface. Unconventional polyhedron with high index facets have a greater density of unsaturated atomic steps, ledges, and kinks that can serve as active sites for breaking chemical bonds than conventional polyhedron with low-index facets. In this proposal, a number of functional metal oxides such as ZnO, Fe3O4, TiO2, CeO2, SnO2, Cu2O could crystallize as me

英文关键词： mesocrystals；metal oxides；organic templates；self-organization；structures and properties