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近日，中國(guó)石油大學(xué)(華東)閻子峰教授領(lǐng)銜的催化材料團(tuán)隊(duì)在微納結(jié)構(gòu)功能材料研究方面取得系列進(jìn)展，研究成果分別發(fā)表在Coordination Chemistry Review，Nano Energy，Nano Today，ACS Applied Materials & Interfaces，Nanoscale五個(gè)化學(xué)類和材料類TOP期刊。微納結(jié)構(gòu)功能材料因具有優(yōu)異的理化性能，在能源、催化和環(huán)境等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。目前，國(guó)際上有關(guān)微納結(jié)構(gòu)功能材料研究領(lǐng)域的挑戰(zhàn)之一，是如何實(shí)現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)單元界面結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與選控合成，以期獲得新穎的功能和應(yīng)用。鑒于此，系列研究工作旨在通過(guò)對(duì)材料的表/界面結(jié)構(gòu)和多級(jí)次結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與合成，提出一系列具有功能增強(qiáng)的新型微納結(jié)構(gòu)材料組裝方法，為高效微納結(jié)構(gòu)功能材料的創(chuàng)制和應(yīng)用提供理論依據(jù)和實(shí)際借鑒。

題目為《用于環(huán)境監(jiān)測(cè)與修復(fù)的磁性金屬-有機(jī)骨架復(fù)合材料》（Magnetic metal-organic framework composites for environmental monitoring and remediation）的綜述論文發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Coordination Chemistry Reviews (DOI information:10.1016/j.ccr.2020.213261)。博士生本杰明（Benjamin Edem Meteku）、黃劍坤為該論文第一作者。曾景斌副教授、閻子峰教授為共同通訊作者。中國(guó)石油大學(xué)（華東）為第一署名單位，該項(xiàng)工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)和山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助。

基于以往研究工作基礎(chǔ)（Energy & Environmental Science,2018, 11(9): 2341-2347.;Nano-micro letters, 2018, 10(1): 4.Analytical Chemistry, 2019, 91(8): 5091-5097.Chemical Engineering Journal, 2017, 330: 372-382;），該項(xiàng)工作通過(guò)系統(tǒng)性評(píng)述磁性金屬-有機(jī)框架復(fù)合材料的精準(zhǔn)調(diào)控與合成策略，詳細(xì)揭示該類材料微納結(jié)構(gòu)和功能間的構(gòu)效關(guān)系，指出制約面向環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用的磁性金屬-有機(jī)框架復(fù)合材料宏量化發(fā)展的瓶頸因素，并展望了該類材料在微生物抗菌領(lǐng)域潛在應(yīng)用。

題目為《混合超級(jí)電容器中不對(duì)稱電解質(zhì)概念設(shè)計(jì)助力比容量提升》（Boosting the performance of hybrid supercapacitors through redox electrolyte-mediated capacity balancing）的研究論文發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊Nano Energy (DOI information:10.1016/j.nanoen.2019.104226)。博士生張譽(yù)為該論文第一作者。我校閻子峰教授和澳大利亞昆士蘭大學(xué)王連洲教授為共同通訊作者。中國(guó)石油大學(xué)（華東）為第一署名單位，該項(xiàng)國(guó)際合作研究成果得到國(guó)家創(chuàng)新型人才國(guó)際合作培養(yǎng)項(xiàng)目資助。

該項(xiàng)工作基于混合超級(jí)電容器（HSC）中正負(fù)極之間電荷存儲(chǔ)機(jī)制差異導(dǎo)致的容量不匹配問(wèn)題，提出了一種不對(duì)稱電解液設(shè)計(jì)的新概念，其中電池型鎳鈷層狀雙金屬氫氧化物電極在氫氧化鉀電解液中運(yùn)行，而將可溶性氧化還原電解質(zhì)引入到電容型活性碳電極的電解液中。氧化還原電對(duì)為碳電極貢獻(xiàn)了額外的法拉第電容而大大提高其電極容量，從而解決了正負(fù)極質(zhì)量負(fù)載相等時(shí)的容量不匹配問(wèn)題。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的HSC可提供79.6 Wh/kg的超高能量密度，是傳統(tǒng)質(zhì)量平衡的HSC能量密度的2.5倍，是未平衡的HSC能量密度的4倍。這種新的概念設(shè)計(jì)可以擴(kuò)展到其他儲(chǔ)能系統(tǒng)，為進(jìn)一步提高電化學(xué)性能提供了一種可靠方法。

題目為《用于比色傳感的各向異性等離子體納米結(jié)構(gòu)》（Anisotropic plasmonic nanostructures for colorimetric sensing）的綜述論文發(fā)表在材料領(lǐng)域權(quán)威期刊Nano Today (DOI information:10.1016/j.nantod.2020.100855)。曾景斌副教授為該論文第一作者，加州大學(xué)河濱分校殷亞?wèn)|教授、王大偉研究員為共同通訊作者。中國(guó)石油大學(xué)（華東）為第一署名單位。該項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助。

比色傳感是利用傳感單元光學(xué)信號(hào)（吸收或發(fā)射）的改變作為輸出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的可視化檢測(cè)。因具有操作簡(jiǎn)單和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染監(jiān)控、食品安全監(jiān)測(cè)、生化分析以及疾病診斷等領(lǐng)域。然而，具有高共軛體系的有機(jī)發(fā)色團(tuán)在作為比色受體時(shí)，其較低的摩爾消光系數(shù)會(huì)導(dǎo)致傳感信號(hào)的敏感度低等問(wèn)題。另外，大部分有機(jī)發(fā)色團(tuán)在水介質(zhì)中無(wú)法發(fā)生顯色反應(yīng)，極大限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。近年來(lái)，以金、銀、銅及其復(fù)合納米顆粒作為核心單元的納米探針，通過(guò)引入外加目標(biāo)物來(lái)觸發(fā)局域表面等離子體共振吸收波長(zhǎng)移動(dòng)，進(jìn)而形成裸眼可識(shí)別的光譜和顏色變化，很大程度克服了上述有機(jī)探針的缺陷。相比于納米球型的各項(xiàng)同性納米探針，各項(xiàng)異性納米材料具有更為敏感的光學(xué)性質(zhì)和更寬的光譜調(diào)諧范圍，因而有望在比色傳感領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。

基于以往研究工作基礎(chǔ)（Nano letters, 2019, 19(5): 3011-3018;Advanced Functional Materials, 2018, 28(26): 1800515;ACS Appl. Mater. Interfaces,2017, 9, 9416-9425;Sensors and Actuators B: Chemical, 2016,228,366-372;Chem. Commun.,2014,50,8121-23;Nanoscale,2014,6,9939-43），該論文系統(tǒng)綜述了比色傳感用各向異性納米結(jié)構(gòu)（如納米棒、納米片、納米花、納米雙錐體、納米框架和納米立方體等）的檢測(cè)機(jī)制，展示了具有上述各向異性納米結(jié)構(gòu)的智能傳感器在識(shí)別外部刺激，如溫度、酸堿度、光照、磁場(chǎng)和力學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，并對(duì)研制新型智能傳感器的發(fā)展趨勢(shì)和前景進(jìn)行了展望。

題目為《仿生構(gòu)筑具有高度有序的層-棧橋-層狀結(jié)構(gòu)的銅基海綿》（Biomimetic Fabrication of Highly Ordered Laminae-trestle-laminae Structured Copper Aero-sponge）和《高彈性耐疲勞多拱結(jié)構(gòu)全碳?xì)饽z基可穿戴傳感器》（Multi-arches Structured All-carbon Aerogels with Super Elasticity and High Fatigue Resistance as Wearable Sensors）的研究論文分別發(fā)表在材料領(lǐng)域知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces（DOI information: 10.1021/acsami.0c01794）和Nanoscale（DOI information: 10.1039/C9NR10593J）。博士生黃劍坤為兩篇論文第一作者，曾景斌副教授、閻子峰教授為共同通訊作者。中國(guó)石油大學(xué)（華東）為第一署名單位。該項(xiàng)工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及研究生創(chuàng)新工程項(xiàng)目資助。上述工作通過(guò)利用取向性孔道結(jié)構(gòu)賦予三維宏觀組裝體輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，提供了一種冰晶生長(zhǎng)誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)組裝技術(shù)，以常見(jiàn)的一維金屬納米線、二維還原氧化石墨烯為組裝單元，跨尺度構(gòu)筑具有優(yōu)異力學(xué)性能的三維宏觀組裝體。這種組裝技術(shù)可應(yīng)用于多種取向性微納結(jié)構(gòu)的創(chuàng)制，為進(jìn)一步提高宏觀組裝體的功能化提供了一種可靠方法。

近年來(lái)，閻子峰教授領(lǐng)銜的催化材料團(tuán)隊(duì)基于提出的微納結(jié)構(gòu)功能材料的設(shè)計(jì)理念和表界面調(diào)控方法，形成了一系列具有功能增強(qiáng)的新型微納結(jié)構(gòu)材料組裝方法和功能化策略，為高效微納結(jié)構(gòu)功能材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供了重要的理論依據(jù)。