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近日，中國石油大學(xué)(華東)閻子峰教授領(lǐng)銜的催化材料團隊在微納結(jié)構(gòu)功能材料研究方面取得系列進展，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，是如何實現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)單元界面結(jié)構(gòu)的精準設(shè)計與選控合成，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對材料的表/界面結(jié)構(gòu)和多級次結(jié)構(gòu)的設(shè)計與合成，提出一系列具有功能增強的新型微納結(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)和實際借鑒。

題目為《用于環(huán)境監(jiān)測與修復(fù)的磁性金屬-有機骨架復(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。中國石油大學(xué)（華東）為第一署名單位，該項工作得到國家重點研發(fā)計劃政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項和山東省重點研發(fā)計劃項目資助。

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;），該項工作通過系統(tǒng)性評述磁性金屬-有機框架復(fù)合材料的精準調(diào)控與合成策略，詳細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《混合超級電容器中不對稱電解質(zhì)概念設(shè)計助力比容量提升》（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)域頂級期刊Nano Energy (DOI information:10.1016/j.nanoen.2019.104226)。博士生張譽為該論文第一作者。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。中國石油大學(xué)（華東）為第一署名單位，該項國際合作研究成果得到國家創(chuàng)新型人才國際合作培養(yǎng)項目資助。

該項工作基于混合超級電容器（HSC）中正負極之間電荷存儲機制差異導(dǎo)致的容量不匹配問題，提出了一種不對稱電解液設(shè)計的新概念，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。氧化還原電對為碳電極貢獻了額外的法拉第電容而大大提高其電極容量，從而解決了正負極質(zhì)量負載相等時的容量不匹配問題。經(jīng)過優(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)計可以擴展到其他儲能系統(tǒng)，為進一步提高電化學(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)河濱分校殷亞東教授、王大偉研究員為共同通訊作者。中國石油大學(xué)（華東）為第一署名單位。該項工作得到國家自然科學(xué)基金和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費資助。

比色傳感是利用傳感單元光學(xué)信號（吸收或發(fā)射）的改變作為輸出信號，以實現(xiàn)對目標物的可視化檢測。因具有操作簡單和現(xiàn)場實時監(jiān)測等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染監(jiān)控、食品安全監(jiān)測、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發(fā)色團在作為比色受體時，其較低的摩爾消光系數(shù)會導(dǎo)致傳感信號的敏感度低等問題。另外，大部分有機發(fā)色團在水介質(zhì)中無法發(fā)生顯色反應(yīng)，極大限制了它們的實際應(yīng)用。近年來，以金、銀、銅及其復(fù)合納米顆粒作為核心單元的納米探針，通過引入外加目標物來觸發(fā)局域表面等離子體共振吸收波長移動，進而形成裸眼可識別的光譜和顏色變化，很大程度克服了上述有機探針的缺陷。相比于納米球型的各項同性納米探針，各項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）的檢測機制，展示了具有上述各向異性納米結(jié)構(gòu)的智能傳感器在識別外部刺激，如溫度、酸堿度、光照、磁場和力學(xué)的實際應(yīng)用，并對研制新型智能傳感器的發(fā)展趨勢和前景進行了展望。

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)全碳氣凝膠基可穿戴傳感器》（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。中國石油大學(xué)（華東）為第一署名單位。該項工作得到國家重點研發(fā)計劃專項、山東省重點研發(fā)計劃以及研究生創(chuàng)新工程項目資助。上述工作通過利用取向性孔道結(jié)構(gòu)賦予三維宏觀組裝體輕質(zhì)高強的優(yōu)勢，提供了一種冰晶生長誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)組裝技術(shù)，以常見的一維金屬納米線、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，閻子峰教授領(lǐng)銜的催化材料團隊基于提出的微納結(jié)構(gòu)功能材料的設(shè)計理念和表界面調(diào)控方法，形成了一系列具有功能增強的新型微納結(jié)構(gòu)材料組裝方法和功能化策略，為高效微納結(jié)構(gòu)功能材料的開發(fā)和應(yīng)用提供了重要的理論依據(jù)。