化材学院在材料科学领域研究取得可喜进展

在国家自然科学基金、教育部有关基金和安徽省自然科学基金等支持下，化材学院近年来在功能材料的合成方法学、结构和性能研究方面取得了一系列可喜成果，在国内外同行中引起较大反响。

开展纳米材料制备、性能研究以及在生物传感器中的应用是目前十分活跃的研究热点之一。低维纳米材料，由于其奇特的结构与物理性能，不仅为基础物理学提供了可贵的研究对象，也预示着巨大的应用前景和经济利益，必将给传统的材料、微电子、生物医药等领域带来革命性的改变，并会影响到人们的日常生活。化材学院的相关研究小组一直致力于低维纳米材料的可控制备、结构表征、物性研究以及自组织和功能化,并在探寻温和而有效的低维纳米材料合成新途径、低维纳米结构的组装以及特殊纳米结构的制备和物理性能研究等方面取得了可喜成绩：（1）、耿保友教授领导的研究小组运用低温热化学途径制备了单斜结构b-Ga₂O₃ 纳米带（Applied Physics Letters  2005，87, 113101），通过拉曼和红外光谱研究其声子谱学特性表明，纳米材料的小尺寸效应直接导致了新的红外和拉曼激活。审稿人评价称：“作者不仅发展了一种制备方法，而且从物理学的角度揭示了纳米材料的特性，具有重要的理论意义和潜在的应用价值。”基于纳米结构生长过程的“温度和时间”效应决定纳米结构最终相态这一认识，利用晶体生长的气-固机制成功地合成了半导体硫化锌(ZnS)的新型准一维纳米结构——周期性孪晶纳米带（Applied Physics Letters 2006, 88, 163104）。论文被美国著名刊物Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology 全文刊登。该研究不仅合成了有望在电子学、光电子学等领域获得应用的新颖一维纳米结构，而且有助于科学家更深入理解一维纳米结构的微观生长机理。（2）、倪永红教授领导的研究小组采用声化学辅助的合成路线，在水体系中温和条件下原位一步合成了半导体硫化镉/聚丙烯酰胺(CdS/PAM)纳米复合材料（J. Phys. Chem. B  2006, 110, 17347-17352）。审稿人认为是一个新颖、有趣的工作。并利用水热微乳液路线，用次磷酸钠作为磷源，成功地制备了直径约100nm，壳厚15-20nm的磷化镍(Ni₁₂P₅)纳米空心球（Nanotechnology 2006, 17, 5013–5018）。（3）、邵名望教授领导的研究小组利用流体的涡流控制生长纳米线阵列，文章作为Chem. Commun. (2007, 793. DOI: 10.1039/b613473d)的Hot article和封面发表。审稿人指出：“这篇文章提出了一种新的概念用来制备不寻常的结构。”“这种超结构可应用于纳米器件中，如生物传感器等。” “这是一个杰出的例子，说明在自然界中我们熟知的物理和化学现象可被化学家和材料科学家用于材料制备。”　在利用石英晶体制备高质量层状硅纳米线（已被J. Cryst. Growth录用）的基础上，将硅纳米线为模板制备具有很好磁学性能的准一维镍纳米材料（Scripta Materialia 2006, 55(10), 851-854），并用以硅纳米线为基底的钯催化剂还原亚甲基兰染料（已被J. Phys. Chem. C接受）具有极高的催化效果，尤其是该催化剂可以回收使用，当回收次数高达50次时，催化性能仅降低20%。并利用高温法合成了锌纳米带(Nanotechnology 2005, 16(11), 2512），该工作被CSA Aerospace & High Technology Database 收录。还制备了用于检测葡萄糖的超长硅铝氧纳米带（Nanotechnology 2006,17, 3574-3577），被Nanowerk作为spotlight进行了报道。

开展功能性碳基纳米材料制备和性能研究是材料科学领域中十分活跃的研究热点之一，将为传统材料产业的技术进步和研究开发高新技术所需要的新型材料提供原理、理论和技术储备。化材学院相关研究小组合成了系列新型碳基金属和半导体材料，并研究碳基材料的光、电、磁、催化性能，对开发碳基材料具有重要意义。魏先文教授领导的研究小组(1)、采用湿化学法制备了磁性合金纳米粒子嵌入碳纳米管中或包覆碳纳米管。该法不仅提供了制备金属合金嵌入碳纳米管或包覆碳纳米管的新方法，并且产率高、操作简便，而且还可以控制合金的组成和磁性能（Chem. Phys. Lett. 2005, 406, 148-153）。（2）、以碳纳米管为模板通过采用湿化学技术制得了金属硫化物、稀土氟化物、氧化锌、二氧化钛纳米粒子与碳纳米管的复合材料(Mater. Res. Bull. 2006, 41(1), 92-98; Mater. Chem. Phys. 2005, 92, 159-163; J. Crystal Growth 2004, 265, 184-189)。研究表明氧化锌、二氧化钛纳米粒子与碳纳米管的复合材料具有优良的光催化性能,并可重复使用。（3）、在形态和尺寸可控的纳米磁性合金的合成方法（Mater. Chem. Phys. 2006，100(2-3) , 481-485；Chem. Lett. 2005, 34(12), 1680-1681）研究基础上，建立了两步法合成碳包覆的纳米磁性合金（Nanotechnology 2006, 17, 4307-4311），被NANOWERK网站高度评价（http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=741.php）。该法更加易于控制被包覆金属的粒径、形态和晶相、金属与包覆碳的比例、碳层厚度和最终产率等，方法简单、绿色无污染，适用于制备其他碳包覆结构材料，并且该复合结构适合于作为催化剂和药物载体。（4）、耿保友领导的研究小组利用一步热蒸发的方法获得了碳包裹的ZnSe纳米颗粒（Applied Physics Letters  2006，89, 033115）。该纳米结构具有高的和完整的结晶性，同时发生了显著的蓝色发光现象。审稿人称：“这是一篇有趣的并具有重要意义的研究成果，为纳米结构的功能化提供了新的思路。”

　　开展功能性富勒烯衍生物、富勒烯基材料的制备和性能研究是化学和材料科学交叉领域中十分活跃的研究热点。化材学院的相关研究小组一直致力于富勒烯化学和富勒烯基材料研究，合成了系列新型功能性富勒烯衍生物，并研究其光物理和光生物特性以开发新型富勒烯基材料，形成了鲜明的研究特色。魏先文领导的研究小组 (1)、为研究C₆₀与高分子共混的一维纳米材料的光电性能，通过模板法控制制备了未见报道的C₆₀/PMMA、C₆₀/PVK纳米线和纳米管，测试结果表明单根C₆₀/PVK纳米线具有优良的光导性能（中国发明专利：ZL 20041004880.5）。(2)、 通过研究不同的热解温度和光对C₆₀Cl₆纳米线形态及结构的影响，建立了一条由C₆₀卤化物合成低维C₆₀聚集体的新路线，为进一步研究具有光电磁性能的富勒烯聚合物积累了基础（中国发明专利 ：ZL 200410044882.4）。(3)、通过1，3-偶极环加成反应合成了尚未见报道的含吖啶基及吡啶羧酸酯的C₆₀吡咯烷衍生物，研究了它们与四苯基卜啉锌Zn(TPP)通过轴向配位形成的超分子配合物及其光物理性质(Inorg. Chem. Commun. 2006, 9(5), 452-455；Chin. J. Chem. 2006, 24(7)，862-866),为进一步研究其潜在应用奠定了基础。