項(xiàng)目名稱： 新型稀土和半導(dǎo)體光電材料及納米復(fù)合材料的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索

推薦單位： 吉林省

項(xiàng)目簡介： 本項(xiàng)目屬于無機(jī)化學(xué)學(xué)科，是無機(jī)固體化學(xué)研究的國際前沿課題，系統(tǒng)地研究了多種雜化材料、復(fù)合材料和納米材料的合成、組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)與發(fā)光、催化和熱電等性能的關(guān)系和變化規(guī)律，獲得一系列創(chuàng)新性的研究成果：

將稀土有機(jī)配合物通過Si-C共價(jià)鍵嫁接到有機(jī)/無機(jī)雜化材料的骨架上和雜化中孔薄膜材料的骨架上，制備出國內(nèi)外未見報(bào)道的穩(wěn)定性好、發(fā)光性能優(yōu)異的互穿網(wǎng)絡(luò)雜化材料；以原位法制備了三種稀土（Nd3+, Er3+, Yb3+）干凝膠近紅外雜化發(fā)光材料，實(shí)驗(yàn)和Judd-Ofelt理論計(jì)算結(jié)果表明，在光波導(dǎo)放大方面具有潛在應(yīng)用前景。

制備了氟取代的三元配合物和相應(yīng)的電致發(fā)光器件，提高了發(fā)光效率和穩(wěn)定性，其性能達(dá)到和超過國際同類器件的水平；開發(fā)出一種簡單易控制備發(fā)光薄膜及實(shí)現(xiàn)其圖案化的方法，制備了各種無機(jī)薄膜發(fā)光材料，國內(nèi)外尚未見任何報(bào)道，有可能用這種簡單技術(shù)直接制備各種顯示屏。

制備出粒徑、組成和表面性質(zhì)可控的單分散Au-Ag（Au-Pt）納米粒子，具有很高的催化活性和表面增強(qiáng)拉曼散射效果；通過調(diào)節(jié)加入表面活性劑的濃度實(shí)現(xiàn)了對碲化銻產(chǎn)物形貌的控制，得到了世界上首例單晶碲化物納米帶。

制備了0.5－3.0 μm的非團(tuán)聚球形LaGaO3: Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型場發(fā)射顯示材料，其發(fā)光亮度和顯色指數(shù)均優(yōu)于日本日亞公司生產(chǎn)的藍(lán)粉和黃粉；研究了過渡金屬納米團(tuán)簇體系的幾何結(jié)構(gòu)與電子結(jié)構(gòu)規(guī)律，指出了對于不同體系那種密度泛函方法更加可靠。

上述工作在J. Am. Chem. Soc., Adv. Func. Mater., Chem. Mater., 等國內(nèi)外著名期刊上共發(fā)表SCI收錄論文307篇，其中IF>3的62篇，IF為2－3之間論文57篇。被他人引用1977次，特別是Chem.Rev., J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem.，Adv. Mater.等期刊較大篇幅的引用我們的工作，受到了廣泛好評。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人曾任第一屆中日雙邊會和第二屆中日韓國際會議主席，課題組參加國際會議做邀請報(bào)告25次，已授權(quán)專6項(xiàng)。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)： 我們瞄準(zhǔn)新型多種雜化材料、復(fù)合材料和納米材料的前沿研究領(lǐng)域，系統(tǒng)地研究了材料的設(shè)計(jì)合成、組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系及變化規(guī)律。取得主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下：

1．核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

(1) 通過原位合成的方法，創(chuàng)新性地將稀土有機(jī)配合物通過Si-C共價(jià)鍵嫁接到有機(jī)/無機(jī)雜化材料互穿網(wǎng)絡(luò)的骨架上，使材料的穩(wěn)定性和發(fā)光性能顯著提高，該制備方法被國內(nèi)外同行紛紛采用。成果分別發(fā)表Chem. Mater.14, 3651, (2002)上，他人引用70次，成為該領(lǐng)域經(jīng)典文獻(xiàn)之一；Chem. Commun.1212,(2001)上，他人引用42次，為該領(lǐng)域的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。(無機(jī)固體化學(xué))

(2) 合成了氟取代的稀土銪三元配合物并制備了電致發(fā)光器件，其中七氟和五氟配合物的最大亮度達(dá)到1000 cd/m2，電流效率分別達(dá)到4.14，5.41 cd/A，流明效率分別達(dá)到2.28, 3.11 lm/W，已經(jīng)達(dá)到或超過了國際上報(bào)道的同類型器件的EL性能，論文發(fā)表在 Inorg. Chem. 44,1611, (2005)上，他人引用27次。(無機(jī)固體化學(xué))

(3) 首次把溶膠-凝膠法與毛細(xì)管微模板軟石印技術(shù)結(jié)合在一起來實(shí)現(xiàn)發(fā)光薄膜的圖案化，有可能用這種簡單技術(shù)直接制備各種顯示屏，論文發(fā)表在Chem. Mater. 14, 2224, (2002)，他人引用46次。(無機(jī)固體化學(xué))

(4) 首次制備出粒徑、組成和表面性質(zhì)可控的單分散Au-Ag(Pt, Pd）納米粒子, 具有很高的催化活性和表面增強(qiáng)拉曼散射效果。該研究成果分別發(fā)表在Chem. Commun. 144, (2002)上，他引31次；J. Mater. Chem. 14, 1005, (2004)上，他引16次；J. Mater. Chem. 12,156, (2002)上，他人引用22次。(無機(jī)合成化學(xué))

(5) 用SiO2微球?yàn)槟０�，成功地制備出新型核殼結(jié)構(gòu)發(fā)光材料SiO2@YVO4:Eu3+，實(shí)現(xiàn)了形貌調(diào)控。論文發(fā)表在Chem. Mater. 17, 1783, (2005)上，被他人引用18次。(無機(jī)合成化學(xué))

(6) 研究了過渡金屬納米團(tuán)簇體系的幾何結(jié)構(gòu)與電子結(jié)構(gòu)規(guī)律，指出了對于不同體系那種密度泛函方法更加可靠。論文發(fā)表在J. Chem. Phys.121,4699, (2004)上，他人引用4次。(無機(jī)固體化學(xué))

(7) 一維碲化銻納米材料合成方法取得了重大突破, 得到了世界上首例單晶碲化物納米帶，相關(guān)研究成果發(fā)表在美國化學(xué)會志（J. Am. Chem. Soc. 128, 16490, 2006）上，審稿人一致認(rèn)為該研究成果對材料科學(xué)領(lǐng)域具有極其重要的貢獻(xiàn)。(無機(jī)合成化學(xué))

2．其它重要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：(8)以原位法制備了三種稀土（Nd3+, Er3+, Yb3+）近紅外干凝膠雜化材料。實(shí)驗(yàn)和Judd-Ofelt理論計(jì)算結(jié)果表明，鉺雜化材料具有潛在的光波導(dǎo)放大應(yīng)用，論文發(fā)表在Adv. Func. Mater. 15, 1041,(2005)上，他人引用7次。(無機(jī)合成化學(xué)) (9)制備了0.5－3.0 μm的非團(tuán)聚球LaGaO3:Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型場發(fā)射顯示材料，發(fā)光亮度和顯色指數(shù)均優(yōu)于日本日亞公司生產(chǎn)的藍(lán)粉和黃粉，該論文發(fā)表在J.Appl.Phys.100,124306, (2006)上，申請中國發(fā)明專利1項(xiàng)（申請?zhí)枺?00610016561.0, 2007）。(無機(jī)固體化學(xué))

主要完成人： 張洪杰

作為項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，自始至終指導(dǎo)全部研究工作，包括課題的選擇、基金申請、實(shí)驗(yàn)方案的確定和數(shù)據(jù)分析及成果整理等各個(gè)環(huán)節(jié)都起到了主導(dǎo)作用。是核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)和主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的提出者和完成者。(1)創(chuàng)新性地通過Si-C鍵共價(jià)嫁接的方法，制備出新型的互穿網(wǎng)絡(luò)稀土有機(jī)－無機(jī)雜化材料,使其穩(wěn)定性和發(fā)光性能大幅度提高；(2)開發(fā)了一類新型氟取代的電致發(fā)光材料，其器件的效率達(dá)到或超過文獻(xiàn)同類器件的數(shù)值；(3)制備出粒徑、組成和表面性質(zhì)可控的單分散Au-Ag（Pt, Pd） 納米粒子, 具有很高的催化活性和表面增強(qiáng)拉曼散射效果; (4)通過水熱合成的方法，獲得了世界上首例單晶碲化銻納米帶。

工作總量約占70%。

林君

作為本項(xiàng)目的主要完成人，自始至終參與整體研究工作，是核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)和主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的主要完成人之一。（1）首次把溶膠－凝膠法與毛細(xì)管微模板軟石印技術(shù)結(jié)合在一起來實(shí)現(xiàn)發(fā)光薄膜的一步圖案化，有可能用這種簡單技術(shù)直接制備各種顯示屏；（2）用SiO2微球?yàn)槟０�，通過形貌調(diào)控，成功地制備出新型核殼結(jié)構(gòu)發(fā)光材料SiO2@YVO4:Eu3+，有潛在的應(yīng)用前景；（3）成功地制備了0.5－3.0 μm的非團(tuán)聚球形LaGaO3: Eu3+/Dy3+/Tm3+/Tb3+/Sm3+新型場發(fā)射顯示材料， 其發(fā)光亮度和顯色指數(shù)均優(yōu)于日本日亞公司生產(chǎn)的藍(lán)粉和黃粉。

工作總量約占60%。

武志堅(jiān)

作為本項(xiàng)目的主要完成人，參與了整體研究工作，是核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)和主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的主要完成人之一。研究了過渡金屬納米團(tuán)簇體系的幾何結(jié)構(gòu)與電子結(jié)構(gòu)規(guī)律，指出了對于不同體系那種密度泛函方法更加可靠。發(fā)現(xiàn)對于所研究的密度泛函方法，他們對于幾何結(jié)構(gòu)的預(yù)測均比較可靠，但對于電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，如能量、電子親和勢、振動頻率等，所得到的結(jié)果與所選用的方法密切相關(guān)，在實(shí)際研究中應(yīng)精心選擇。

工作總量約占55%。