基于内外面差异化构建的纳米管选择性原位填充技术及纳米空间限域反应场研究

纳米管管内填充技术对于纳米模板、纳米药物载体、纳米反应器等研究领域具有重要的研究价值和意义。然而，低管径纳米管的湿法填充技术至今仍然是一个难点。焦点是如何将物质高度选择性地填充到低管径纳米管管内，而不是堆积在管口或管外。在前期研究基础上，申请人尝试挑战这一科学问题，通过将原本物理化学性质相似的低管径纳米管管壁内外面进行差异化构建，从而获得物理化学特性完全不同的内外面，最终实现纳米管管内金属催化剂高度选择性原位填充的目的。本研究中申请人以内外面差异化硅钛复合纳米管材料为模板，通过光还原方法制备粒径不同，或负载位置相异的贵金属催化剂高度选择性负载纳米管材料，展开纳米管选择性填充技术研究。以经典的光催化反应为平台，构建微观尺度下的纳米空间限域反应场，探索在催化中由于粒子直径降低所产生的量子效应以及纳米空间限域反应场中产生的限域效应等一系列重要科学问题。

一维纳米管管内填充技术对于纳米模板、纳米药物载体、纳米反应器等研究领域具有重要的研究价值和意义。然而，低管径纳米管(≥ 20 nm)的湿法填充技术至今仍然是一个难点。焦点是如何将物质高度选择性地填充到低管径纳米管管内，而不是堆积在管口或管外。在前期研究基础上，申请人挑战这一科学问题，通过将原本物理化学性质相似的低管径纳米管管壁内外面进行差异化构建，从而获得物理化学特性完全不同的内外面，最终实现纳米管管内金属催化剂高度选择性原位填充的目的。本研究中申请人以内外面差异化二氧化钛复合纳米管材料为模板，通过光还原方法制备粒径不同，或负载位置相异的贵金属催化剂高度选择性负载纳米管材料，展开纳米管选择性填充技术研究。以经典的光催化反应为平台，构建微观尺度下的高效纳米空间限域反应场，探索在催化中由于粒子直径降低所产生的量子效应以及纳米空间限域反应场中产生的限域效应，以及与高催化活性之间构效关系的等一系列重要科学问题。 . 项目执行期间发表基金标注论文12篇，其中SCI论文6篇，领域TOP期刊2篇。在执行项目过程中，负责人取得了较大的创新和突破，已获得2014年度国家自然科学基金面上项目资助。. 利用本项目成果催生的高活性光催化材料业已实现产业化，实现了行业的重大技术突破，并用于浙江省五水共治工程中的河道污水治理示范工程。作为国内首家将光催化技术突破应用瓶颈高效应用于大型水域的净化治理方案，9月9日，浙江日报以《五水共治中的科技力量——问渠哪得清如许》为题，重点报道了负责人所在团队经过近10年的摸索，将光催化技术成功地运用到了宁波童王河的污水治理中，经过三个月的治理，该河道已达到Ⅲ类水标准。这项安全高效的光催化水生态综合修复技术被认为彻底颠覆了传统河道污染水体治理行业的技术与思路，具有重大的创新和突破。项目相关成果获国家发明专利授权7项，具备坚实的研究基础和强劲的推广价值以及可持续发展性。浙江科技报、浙江在线科技新闻网、每日科技网、宁波日报，宁波电视台，东南商报，浙江省自然科学基金委网站等也对此进行报道，成果获“十一五”浙江省自然科学基金优秀论文奖、浙江省科学技术一等奖、中国纺织工业协会科技进步一等奖，浙江省环境保护科学技术奖三等奖等。