主要研究方向及学术贡献
1. 金属配位聚合物-模拟酶的合成与催化研究
基于金属配位聚合物3D晶体几何结构特点以及多样化的金属离子和配体组成,深入探究了金属配位聚合物-纳米酶的仿生催化。结合金属配位聚合物的优异的载体功能以及金属配位聚合物内在的仿酶特性,构筑仿生级联催化体系,应用于有机小分子的催化转化。金属配位聚合物-纳米酶表现出比传统化学催化更优异的转化效率和选择性,其环境友好特性,是发展绿色化学工艺的热点问题。
2. 金属配位聚合物的控制合成和界面催化化学方面的工作基础
合成了系列等级孔的金属配位聚合物材料,发展了基于金属配位聚合物材料物理限域、原位合成金属基纳米结构的实验策略,对于其表面光催化、表面吸附及界面化学调控进行了探究。在高温热解金属配位聚合物衍生金属或者金属化合物杂化多孔碳合成技术基础上,开发了原位硫化结合金属阳离子交换的部分原位转化方法,合成了一系列多元的金属硫化物、金属氧化物纳米花、纳米管结构。应用HRTEM,XRD,XPS,ESR,FT-IR,Raman等结构表征手段以及EIS,I-V,Mott-Schottky等电化学分析技术对于纳米晶体几何、界面结构特征和电荷转移机制进行了探究。
3. 固相催化剂金属活性中心的结构调控及催化机理研究
在纳米金属或者金属簇催化活性中心的结构表征,及电化学方法研究催化反应机理开展研究,基于d-带中心理论,结合DFT计算和紫外光电子能谱(UPS)表征,探究了MoS2/BPE亚硫酸盐-氧化酶的结构与拟酶活性的构-效关系。利用透射电镜“气体-加热原位样品台”原位观察、研究了PdxCuy双金属合金催化剂活性界面,改变Pd/Cu原子比对“活性位分离效应”从弱到强的控制,调控PdxCuy催化剂表面催化加氢反应的活性。
4. 金属配位聚合物界面性质调控及界面吸附调控机制研究。
通过金属配位聚合物有机配体的官能团修饰,调节界面吸附过程的化学键合作用,实现对于目标有机小分子的选择性吸附;借助结构调节剂构筑等级孔结构,利用孔道筛分效应,实现目标分子的选择性分离富集;通过与无机介孔材料(SiO2)构筑复合的多孔结构,增强对于有机分子和金属离子的分离富集。开发了一系列稳定的金属配位聚合物结构,有望用于持久性有机染料分子和重金属离子的吸附、富集、分离。
5. 无机-有机杂化纳米膜的合成策略及表面化学调控研究。
开发了一系列结构新颖的新型有机-无机杂化膜,通过结构设计、界面性质调控,拓展了其在固相吸附、表面催化以及生物酶固定及仿生催化中的应用研究。我们发展了简单的物理共混/化学交联方法,制备了一系列金属配位聚合物、无纳米粒子(TiO2、ZnO、ZrO2等)与聚偏氟乙烯(PVDF)杂化膜,探究了复合膜的表面活性,建立了简便的金属配位聚合物膜合成工艺,对于金属配位聚合物膜的表面活性位点调控、与目标分子的作用机理及表面性能进行了研究探索。