拟提名的2020年度辽宁自然科学奖

拟提名的2020年度辽宁省自然科学奖

项目名称 提名者 稀土上转换发光功能材料的研制及其在光催化领域的应用 沈阳化工大学 该项目在973计划和国家自然科学基金的资助下，系统开展了稀土上转换发光功能材料的研制及其在环境领域的应用工作。获得的主要成果包括：1. 水热法制备了系列稀土上转换微/纳米功能材料；2. 稀土球形上转换功能材料；3. 稀土上转换材料用于全光谱光催化反应。这些成果显著推进了稀土发光功能材料的基础研究工作。研制出一些具有应用前景的新材料，为稀土发光材料在我省相关领域的应用奠定了坚实的基础。相关研究成果发表在Dalton Transactions, CrystEngComm，RSC Advances，New Journal of Chemistry 等杂志上，这些成果受到国内外学者的广泛关注，被 Advanced Materials, Chemical Society Reviews等杂志引用和评述。 我单位认真审阅了该项目的推荐材料,确认全部材料真实有效,相关栏目均符合填写要求。推荐前进行了公示,目前无异议，推荐该项目为辽宁省自然科学二等奖。 提名意见 项目简介 稀土元素由于其独特的电子层结构，具有一般元素无法比拟的化学和物理性质，因而在照明与显示、光电转换、催化、生物成像等领域得到广泛的应用，被誉为新材料的宝库。其中，稀土上转换功能材料由于其长波长激发，短波长发射的独特光学性能，多年来一直吸引着人们的关注。但是，上转换材料的发光效率普遍不足，并且如何通过各种合成方法学获得纯度高、尺寸均匀、形貌可控、分散性好的稀土发光材料，实现其工业化和应用化，一直是该领域研究的热点和难点问题。此外，传统光催化材料都存在着各自的缺点，如：光谱响应范围窄、光生电子-空穴的分离和迁移速率不理想以及对光的捕获能力差等，严重限制其在实际应用。该项目主要针对上述问题，在稀土上转换发光功能材料的研制及其在光催化方面的应用取得了具有国际影响力的原创成果。主要科学发现点包括： (1) 发展了一种简单、环境友好的水热方法制备了系列稀土上转换微/纳米功能材料。通过不同稀土离子的单掺杂/双掺杂来调节发光颜色，实现在单一基质中色度可调的多颜色上转换发光。所研制出的一些新型上转换发光材料在发光效率、色纯度、稳定性及寿命等性能超过部分商用产品。代表性论文专著1-3： CrystEngComm, 2012, 14, 5530-5538；RSC Advances, 2012, 2, 11067-11077； New Journal of Chemistry, 2014, 38, 2629-2638。 (2) 采用共沉淀和热处理技术，制备一系列尺寸均一、分散性好的稀土上转换球形功能材料。解决了传统制备工艺复杂、反应条件苛刻、材料形貌和尺寸难控制等缺点，并且大大节省了宝贵的稀土资源。该方法成本低廉、操作简单、适用范围广，为制备其他空心球结构的无机功能材料开辟了一条切实可行的新途径。代表性论文专著4-7：Dalton Transactions, 2013, 42, 11082-11091；RSC Advances, 2013, 3, 1410-1419；Materials Research Bulletin, 2012, 47, 4137-4145; Journal of Solid State Chemistry, 2012, 196, 301-308。 (3) 首次提出结合稀土上转换发光和Ag 纳米粒子的表面等离子体效应协同催化的新思路。稀土上转换发光材料在被近红外光激发后可以发射紫外光和可见光，这一独特的光学性质使其在近红外催化中有着独特的优势。同时，贵金属独特的表面等离子共振效应使其与半导体结合时，不仅可以使载流子有效分离，同时拓宽光谱响应范围，实现高效的光催化反应，实现了复合材料从紫外光、可见光到近红外光的全光谱响应，高效降解有机废水。代表性论文专著8：RSC Advances, 2017, 7, 54555-54561。 以上科学发现充分证明了稀土功能材料在各个领域有着令人鼓舞的应用前景，研究成果得到国内外同行的广泛认可和高度评价。8篇代表性论文均发表在化学、材料学，晶体材料学领域的权威SCI 期刊上，特别是被Chemical Reviews, Chemical Society Reviews 等国际著名综述期刊上的文章大篇幅正面评述。大会及主题报告53 次；培养博士研究生8 人，硕士研究生30人；本项目主要参加者获得国家杰出青年基金、入选国家万人计划、国务院政府特殊津贴、辽宁省“百千万人才工程”的千人层次人选等人才工程等。 代表性论文专著目录 1. Zhenhe Xu, Bin Feng, Yu Gao, Qian Zhao, Di Sun, Xin Gao, Kelong Li, Fu Ding, Sun, Yaguang Sun, Uniform and well-dispersed GdVO4 hierarchical architectures: hydrothermal synthesis, morphology evolution, and luminescence properties, CrystEngComm, 2012, 14, 5530-5538. 2. Zhenhe Xu, Shasha Bian, Tao Liu, Liming Wang, Yu Gao, Hongzhou Lian and Jun Lin, Self-Assembled Growth of LuVO4 Nanoleaves: Hydrothermal Synthesis, Morphology Evolution, and Luminescence Properties, RSC Advances, 2012, 2, 11067-11077. 3. Yu Gao, Qian Zhao, Zhenhe Xu, Yaguang Sun, Hydrothermally derived NaLuF4:Yb3+, Ln3+ (Ln3+ = Er3+, Tm3+ and Ho3+) microstructures with controllable synthesis, morphology evolution and multicolor luminescence properties, New Journal of Chemistry, 2014, 38, 2629-2638. 4. Yu Gao, Qian Zhao, Qinghong Fang, Zhenhe Xu, Facile fabrication and photoluminescence properties of rare-earth-doped Gd2O3 hollow spheres via a sacrificial template method, Dalton Transactions, 2013, 42, 11082-11091. 5. Zhenhe Xu, Shasha Bian, Jiaqi Wang, Tao Liu, Liming Wang and Yu Gao, Preparation and luminescence of La2O3:Ln3+ (Ln3+ = Eu3+, Tb3+, Dy3+, Sm3+, Er3+, Ho3+, Tm3+, Yb3+/Er3+, Yb3+/Ho3+) microspheres, RSC Advances, 2013, 3, 1410-1419. 6. Yu Gao, Jian Gong, Miaomiao Fan, Qinghong Fang, Na Wang, Wenchi Han, Zhenhe Xu, Large-scale synthesis of Lu2O3:Ln3+ (Ln3+ = Eu3+, Tb3+, Yb3+/Er3+, Yb3+/Tm3+, and Yb3+/Ho3+) microspheres and their photoluminescence properties, Materials Research Bulletin, 2012, 47, 4137-4145. 7. Zhenhe Xu, Bin Feng, Shasha Bian, Tao Liu, Mingli Wang, Yu Gao, Di Sun, Xin Gao, Yaguang Sun, Monodisperse and core-shell structured SiO2@Lu2O3:Ln3+ (Ln = Eu, Tb, Dy, Sm, Er, Ho, and Tm) spherical particles: A facile synthesis and luminescent properties, Journal of Solid State Chemistry, 2012, 196, 301-308. 8. Yu Gao, Cheng Shi, Jinzhao Feng, Guiyan Zhao, He Yu, Yanfeng Bi, Fu Ding, Yaguang Sun, Zhenhe Xu, Synergistic effect of upconversion and plasmons in NaYF4:Yb3+, Er3+, Tm3+@TiO2–Ag composites for MO photodegradation, RSC Advances, 2017, 7, 54555-54561. 1. 高雨，女，1981年6月生，辽宁辽阳市人，副教授，毕业于东北师范大学，博士，工作单位：沈阳化工大学。对本项目做出了主要的学术贡献，提出了本项目的全部学术思想，负者整个项目的研究方向的确定、研究方案的提出、研究路线的制定和项目的组织与实施，负者全部实验和论文撰写工作。 是8篇完成人情况 代表性论文专著的第一或通讯作者和主要作者。 2. 丁茯，女，1974年7月生，辽宁营口市人，教授，毕业于比利时根特大学，博士，工作单位：沈阳化工大学。本项目重要科学发现1和3的主要完成人之一，代表性论文专著1和8的主要作者或通讯作者之一。 3. 林君，男，1966年11月生，吉林长春市人，研究院，毕业于中国科学院长春应用化学研究所，博士，工作单位：中国科学院长春应用化学研究所。本项目重要科学发现1的主要完成人之一，代表性论文专著2的通讯作者之一。 4. 毕延峰，男，1979年6月生，山东淄博人，教授，毕业于中国科学院长春应用化学研究所，工作单位：辽宁石油化工大学。本项目重要科学发现3的主要完成人之一，代表性论文专著8的通讯作者之一。 1. 项目第一完成人高雨副教授作为本项目的负责人，对本项目做出了主要的学术贡献，提出了本项目的全部学术思想，负者整个项目的研究方向的确定、研究方案的提出、研究路线的制定和项目的组织与实施，负者全部实验和论文撰写工作。 是8篇代表性论文专著的第一或通讯作者和主要作者。 2. 项目第二完成人丁茯教授与项目第一完成人高雨副教授，自2012年1月1日至2017年12月31日，依托国家自然科学基金项目，合作开展了本项目重要科学发现1和3的研究工作，是这两个重要科学发现的主要完成人之一，代表性论文专著1和8的主要作者或通讯作者之一。提出利用水热法制备了系列稀土微/纳米上转换功能材料，实现了对稀土化合物的成分、晶体结构、形貌、尺寸和上转换发光的颜色可控调节；提出利用稀土上转换材料用于全光谱光催化反应，实现了材料从紫外光、可见光到近红外光的全光谱响应，大幅度提升了太阳光的利用率和催化效率。 3. 项目第三完成人林君研究员与项目第一完成人高雨副教授，自2012年1月1日至2015年12月31日，依托国家重大基础研究计划 (973 计划 )和国家自然科学基，合作开展了本项目重要科学发现1的研究工作，是本重要科学发现的是主要完成人之一，代表性论文专著2的通讯作者。提出利用水热法制备了系列稀土微/纳米上转换功能材料，实现了对稀土化合物的成分、晶体结构、形貌、尺寸和上转换发光的颜色可控调节。 4. 项目第四完成人毕延峰教授与项目第一完成人高雨副教授，自2015年1月1日至2017年12月31日，合作开展了本项目重要科学发现3的研究工作，是本重要科学发现的是主要完成人之一，代表性论文专著8的通讯作者之一。提出利用稀土上转换材料用于全光谱光催化反应，实现了材料从紫外光、可见光到近红外光的全光谱响应，大幅度提升了太阳光的利用率和催化效率。 完成人合作关系说明