[00860774]绿色化学手段制备功能性材料及其应用

本项目属于化学、材料学和技术科学相交叉的领域。超临界流体技术、先进吸附材料的制备技术、生物质技术以及废旧材料的循环可利用是当今绿色化学技术的重要组成部分，同时紧扣社会的可持续发展。研究开发利用绿色化学技术，揭示新技术与材料功能性的相互关系，以及从微观领域揭示外界环境与材料性能相互作用的变化规律是重要科学难题，也是其在不同领域应用的关键科学基础。本项目在拓展研究绿色超临界流体技术、传统材料的包覆技术以及生物质利用技术方面取得了系统性创新成果。1.研究了超临界流体为外场诱导聚合物结晶及高分子自组装、光电功能材料的制备，基于不同结晶与构象聚合物的选择，将超临界流体技术与聚合物体系的宏/微观研究手段相结合，系统研究典型的结晶性高分子如PE、PEG、PEO、PVA、PVDF等在碳纳米管、碳纤维和石墨烯上的有序聚集体的形成、结构与性能之间的关系，发现了一些新的影响高分子聚集体结构转化的决定因素，揭示了高分子有序聚集体形成和结构调控的规律，发现了超临界流体作为外场，溶剂作用在影响高分子二级结构、聚集行为和功能的独特效应。这些工作为发展新型杂化高分子功能材料，指导新型高分子/碳纳米管和高分子/石墨烯功能性材料的设计具有重要指导作用。美国Oklahoma大学Brian P. Grady教授在其专著中评价该工作的重要性，指出将超临界流体与聚合物相结合对于碳纳米管的修饰和分散是一个环境友好的绿色手段，同时对于构筑特殊的分子结构具有重要意义。2.利用天然产物为模板或聚合物为受限空间，改变不同的外场条件制备了多种功能性聚合物微球、碳微球、金属氧化物负载结构以及具有杂化结构的复合材料。制备手段绿色环保、简单可控，所制备材料在环保、催化和能源领域具有极强的应用价值。诸多引用者评价我们率先开展相关领域的研究，Green Chem.的作者评价用超临界流体技术取代传统方法进行天然高分子合成及改性克服了天然高分子难加工的问题，便于晶型的转变；Biomacromolecules的作者评价首次利用超临界二氧化碳携带尿素对纤维素进行改性并合成出了纤维素氨基甲酸酯，扩大了超临界流体的应用范围。3.挖掘研究废弃物的循环再利用和农业副产物的改性利用，在有机染料/固体、重金属离子/固体体系的界面分子相互作用研究基础上，提出了多种包覆技术制备高效吸附材料的新方法，设计制备了金属氧化物/分子筛、金属氧化物/粘土、纯粹生物吸附剂等多种新型高效功能材料体系，并在不同条件下进行了多种吸附模型拟合，实现了多种清洁高效的反应与分离，并深入揭示实验机理。相关研究结果曾被列为2009年中国百篇最具影响力的国际学术论文（Chemical Engineering Journal, 2009, 145,496-504）；本项目在生物质技术、先进吸附材料制备领域的研究有两篇SCI论文进入世界(ESI)前1%的高被引论文行列。项目完成共发表SCI收录论文102篇，其中涵盖世界(ESI)前1%的高被引论文2篇，中国百篇最具影响力的国际学术论文1篇，授权国家发明专利8项，8篇代表性论文（均为JCR 1区，2006年后发表）正面他引总数420次，研究水平处于国际先进水平。