973項(xiàng)目申報(bào)書——xxxxcb808700-g若干功能體系的定向設(shè)計(jì)與構(gòu)筑-在線瀏覽
2025-07-01 05:53本頁面
【正文】 0 篇左右。技術(shù)途徑： 發(fā)揮我們在單分子表面自組裝研究方面的經(jīng)驗(yàn)積累和研究特長，通過研究分子基底相互作用和分子間相互作用對于表面自組裝過程的影響，建立發(fā)展利用表面自組裝過程實(shí)現(xiàn)分子納米結(jié)構(gòu)定向構(gòu)筑的方法。利用分子和納米層次的表界面表征技術(shù)，研究功能體系中表界面物理化學(xué)過程，探索功能調(diào)控的化學(xué)基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)、構(gòu)筑具有新穎結(jié)構(gòu)和更高性能的分子基功能體系提供基礎(chǔ)技術(shù)支持和理論思路。在多孔催化與吸附分離體系的研究中，以我們在國際上率先建立的多孔材料合成反應(yīng)數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，將實(shí)驗(yàn)合成與理論模擬相結(jié)合，開展功能導(dǎo)向的多孔材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與定向合成的理論研究；利用各種先進(jìn)的原位表征技術(shù)（如SAXS、HRTEM、UVRaman、NMR 等）揭示多孔功能材料晶化過程中選擇性構(gòu)筑及形成機(jī)制；建立功能結(jié)構(gòu)合成之間的關(guān)系與規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多孔功能體系的功能調(diào)控，設(shè)計(jì)構(gòu)筑一批具有優(yōu)異催化與吸附分離性質(zhì)的多孔功能材料。根據(jù)能量最小原則，充分利用基塊的結(jié)構(gòu)構(gòu)型、基塊之間的共價(jià)、配位、氫鍵以及弱的范德華作用，調(diào)制基塊間電子傳遞、能量轉(zhuǎn)移和自旋轉(zhuǎn)換等作用，認(rèn)識調(diào)制體系物理化學(xué)光電功能的微觀機(jī)理，改進(jìn)和發(fā)展實(shí)現(xiàn)配合物功能體系分子設(shè)計(jì)的施工方法。在共價(jià)鍵形成中選擇性控制、高選擇性形成共價(jià)鍵反應(yīng)的設(shè)計(jì)、功能分子構(gòu)建的研究中，通過研究過渡金屬催化下碳碳重鍵、碳雜重鍵、聯(lián)烯的選擇性斷裂、形成過程，研究過渡金屬催化下構(gòu)建碳碳鍵、碳氟鍵的選擇性，揭示催化體系中配體的配位原子，配體結(jié)構(gòu)、骨架的變化與催化體系中金屬中心的變化，以及底物活性的變化等因素對共價(jià)鍵構(gòu)建中選擇性的影響。創(chuàng)新點(diǎn)與特色： 本項(xiàng)目以功能為導(dǎo)向開展定向設(shè)計(jì)與構(gòu)筑研究，在分子水平上基于不同結(jié)構(gòu)層次(共價(jià)鍵、分子結(jié)構(gòu)、表界面和電子結(jié)構(gòu)、金屬有機(jī)配位結(jié)構(gòu)、多孔空間結(jié)構(gòu))揭示貫穿功能結(jié)構(gòu)合成三者之間的基本規(guī)律以及原理；將理論計(jì)算模擬引入化學(xué)理論建設(shè)和科學(xué)問題研究中，為功能體系的創(chuàng)制提供理論基礎(chǔ)?？尚行苑治觯?本項(xiàng)目研究目標(biāo)明確，且有良好的工作積累，在一些功能體系的功能結(jié)構(gòu)合成關(guān)系的研究方面已獲得了一些重要的結(jié)果。課題組在多年合作的基礎(chǔ)上，已經(jīng)形成了一支在國際上有影響的研究團(tuán)隊(duì)，同時(shí)項(xiàng)目依托單位也具有良好的實(shí)驗(yàn)條件。 課題設(shè)置 ：課題一：課題名稱：分子基功能體系的組裝規(guī)律及應(yīng)用 承擔(dān)單位： 中國科學(xué)院化學(xué)研究所 課題負(fù)責(zé)人： 王棟 學(xué)術(shù)骨干： 萬立駿、白春禮、胡勁松、楊德亮 經(jīng)費(fèi)比例： % 研究目標(biāo)： 從分子層次揭示自組裝結(jié)構(gòu)的基本規(guī)律和原理，發(fā)展可控制造表面納米結(jié)構(gòu)的定向設(shè)計(jì)與構(gòu)筑理論與方法；深入理解功能體系中表界面結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，從原理上提出提高功能體系性能的新思路，形成在國際上有特色的研究領(lǐng)域。在表界面設(shè)計(jì)與構(gòu)筑具有特定圖案化結(jié)構(gòu)和功能的二維分子自組裝體不僅為研究催化、光電功能材料等研究提供基礎(chǔ)支持，而且為發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)制新的分子基功能體系提供可能。主要研究內(nèi)容如下：1. 分子二維自組裝的基本原理。2. 功能分子在表界面有序組裝結(jié)構(gòu)的調(diào)控。在此基礎(chǔ)上，研究具有特定聚集形態(tài)的圖案化分子聚集體的物理化學(xué)性質(zhì)。發(fā)展從分子（納米）尺度上進(jìn)行電極/電解質(zhì)界面反應(yīng)原位觀測的表征技術(shù)；揭示影響儲能材料表界面穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，探索解決途徑，構(gòu)筑界面穩(wěn)定的納米結(jié)構(gòu)儲能材料；理解納米材料體相與界面的離子、電子存儲與輸運(yùn)行為，設(shè)計(jì)并組裝出高效、穩(wěn)定的納微復(fù)合結(jié)構(gòu)電極材料。研制出性能優(yōu)良的新型太陽能電池及光電傳感功能材料，對生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化等化學(xué)反應(yīng)具有優(yōu)良催化性能的新型催化劑和新型、高效燃料電池催化電極。發(fā)展生物質(zhì)選擇性催化轉(zhuǎn)化和燃料電池催化劑；研制基于微納多級有序結(jié)構(gòu)光電極和有機(jī)光電材料的新型太陽能電池和光電傳感等功能材料。2. 研制基于金屬及多金屬納米簇、微納結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體及表面功能化碳材料的高活性和高選擇性生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化催化劑以及在精細(xì)化工及環(huán)境保護(hù)方面有重要意義的催化劑。4. 利用高真空、低溫STM，時(shí)間分辨光譜等方法在分子水平上研究表面結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)對分子選擇性活化、催化轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化過程的影響規(guī)律。研究內(nèi)容： 以多孔功能體系為研究對象，揭示多孔材料催化與吸附分離功能的化學(xué)基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容如下：1. 多孔功能材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論方法。根據(jù)實(shí)際功能的需求，設(shè)計(jì)具有特定孔道形狀、孔道尺寸、構(gòu)筑基元的多孔骨架結(jié)構(gòu)，建立相關(guān)的評價(jià)方法，對所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性及可行性進(jìn)行評估。運(yùn)用多種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)表征技術(shù)（如SAXS，HRTEM，NMR，UVRaman 等）并結(jié)合理論模擬，研究水熱或溶劑熱體系中多孔材料成核與晶體生長過程中各種無機(jī)物種和有機(jī)物種間的反應(yīng)、聚合和組裝過程，深入理解多孔材料的選擇性構(gòu)筑及反應(yīng)機(jī)制。開發(fā)多孔功能材料定向合成的理論方法，包括：1）利用數(shù)據(jù)挖掘方法，在已建立的多孔材料合成與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，分析和挖掘合成條件與產(chǎn)物結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系及規(guī)律，從理論上預(yù)測構(gòu)筑特定結(jié)構(gòu)的相關(guān)反應(yīng)條件；2）利用理論模擬方法，依據(jù)主客體相互作用，預(yù)測適宜導(dǎo)向特定多孔結(jié)構(gòu)生成的有機(jī)模板劑，開發(fā)以理論模擬為指導(dǎo)的定向合成途徑。在深入研究多孔材料功能?結(jié)構(gòu)?合成三者關(guān)系與規(guī)律的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)功能的調(diào)控。課題四：課題名稱 ： 配合物體系的光電功能及其分子設(shè)計(jì)研究 承擔(dān)單位： 南京大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 杜紅賓 學(xué)術(shù)骨干： 游效曾、左景林、白俊峰、沈珍經(jīng)費(fèi)比例： 15%研究目標(biāo)： 掌握基于分子基塊間電子傳遞、能量轉(zhuǎn)移和自旋轉(zhuǎn)換等作用規(guī)律和調(diào)制體系物理化學(xué)功能的微觀機(jī)理，改進(jìn)和發(fā)展實(shí)現(xiàn)分子設(shè)計(jì)和晶體工程施工的方法，建立金屬有機(jī)配位體系的定向設(shè)計(jì)與構(gòu)筑的理論，并利用該理論創(chuàng)建一些在高技術(shù)中具有開發(fā)前景的新型光電磁材料和新能源材料。主要研究內(nèi)容如下：光電轉(zhuǎn)化功能配合物體系。單分子和自旋轉(zhuǎn)換磁性配合物體系。多功能配合物體系。課題五：課題名稱 ： 金屬有機(jī)化合物的定向合成與功能調(diào)控承擔(dān)單位： 中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所、北京大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 鄧亮 學(xué)術(shù)骨干： 劉元紅、陳耀峰、余世超、席振峰經(jīng)費(fèi)比例： %
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