超细纳米异质结构化学控制合成及性质调控

This project will carry out both experimental and theoretical study on controlled growth and property exploration of ultrathin heteronanostructures. When their sizes approach near 1nm, the surface atoms in ultrathin nanostructures will become dominant as compared with those from the bulk part. As a result, the influence of surface effects on the inherent properties of the whole structure will become more remarkable. Ultrathin heteronanostructures will bring two different compounds together at sub-1 nm scale, based on which the interfaces between them will determine the electron transport and electron-hole separation processes and even the electron structures and band gaps within the final structures. This project aims at designs and controlled growth of ultrathin heteronanostructures, based on which the interfaces between different parts can be finely tuned. As for nanocatalysts, we will study the underlying principle in combination of active components and substrates at sub-1 nm scale and then improve the catalytic efficiency via tuning the interfaces. This project may make significant progresses in synthetic methodology of ultrathin heteronanostructures, discovery of new structures and structure-function relationship between interfaces and performances.

本项目拟针对超细纳米异质结构的合成及性质调控开展试验与理论研究工作。尺寸接近1纳米左右的超细纳米晶，由于表面原子所占比例远超体相原子，表面效应对纳米晶本征性质的影响将更为显著；超细纳米异质结构是指在亚纳米尺度将不同化合物进行组合，不同组分间的纳米界面将对电子传输、电子-空穴分离等过程产生重要影响，进而影响电子结构、能带结构等本征特性。本项目拟在超细纳米材料合成的基础上进行异质结构的设计，在亚纳米尺度甚至原子尺度精确控制不同材料间的界面，并以此为基础开展催化性质等功能调控。对于催化材料来讲，研究对象为不同催化剂活性组分间的复合、活性组分与载体间的复合，旨在以超细纳米材料结构控制为基础，提升催化反应效率。通过项目实施，有望在超细纳米异质结构合成方法学、新结构的发现、催化与界面构效关系研究等方面取得重要进展，获得原创性科研成果。

项目以超细纳米异质结构的化学控制合成及性质调控为研究内容，力争发展特征尺寸在1纳米左右的超细纳米异质结构合成方法学，开展成核生长过程试验及理论研究；探讨超细纳米异质结构界面对物质本征特性的影响，如能带调控、电子结构重构等；以光电化学分解水制氢等为模型反应，系统研究超细纳米异质结构的形成对系统性质提升的影响。.项目执行期间紧密围绕项目研究内容开展了研究工作：发展了良溶剂-不良溶剂混合体系限制晶核尺寸的方法，实现了亚纳米尺度材料的控制合成；发展了团簇-晶核共组装的方法，实现了亚纳米尺度调控物质组成、构建异质结构的普适性方法；较为系统的研究了超细纳米异质结构构效关系研究。通过项目的执行，获得了在亚纳米尺度控制异质结构组成的方法和规律性认识，为基于性质要求进行结构设计奠定了良好的基础。.项目执行期间共计发表SCI论文73篇，包括Nature Chem. 1篇、Sci. Adv. 1篇、Nature Commun. 5篇、Acc. Chem. Res. 1篇、Chem. Soc. Rev. 2篇、J. Am. Chem. Soc. 3篇、Angew. Chem. Int. Ed. 4篇、Adv. Mater. 5篇、Nano Lett. 2篇、Chem. Sci. 7篇、Adv. Func. Mater. 3篇、Adv. Energ. Mater. 3篇、Small 12篇、Chem. Mater. 4篇等。