据《重庆市科学技术奖励办法》及《重庆市科学技术奖励办法实施细则》的有关规定，现将我单位张文东老师参与申报的项目进行公示，公示材料附后。公示期：2021年9月13日至2021年9月20日。任何单位或个人对申报项目持有异议的，应当在公示时间内以真实身份书面向M88科研处提出,并提供必要的证明材料和有效联系方式。
特此公示。
联系人：李秉祥
联系电话：023-65910078
邮箱：503540047@qq.com
M88科研处
2021年9月13日
一、项目名称
多维异质结纳米结构的精确调控及其在能源环境中的应用
二、提名者及提名等级
提名者：张锦院士北京大学化学与分子工程学院材料科学与工程；
唐智勇教授国家纳米科学中心材料科学与工程
提名等级：自然科学奖一等奖
三、项目简介
当前，我国面临着严峻的能源短缺与环境污染问题，基于多维异质结纳米材料的超级电容器和光催化技术在解决能源环境问题方面表现出了巨大的应用前景。但异质结表界面的电荷分离与传输效率低制约了该技术的实际应用。该项目围绕影响异质结纳米材料在能源环境应用中的三个基础科学技术问题：精确调控基于表界面电荷分离与传输的异质结纳米结构、揭示异质结电化学性能的协同增强机制和阐明异质结光催化净化NO的反应机理，形成了系统的研究方法和应用基础理论，对异质结纳米材料的设计制备及其在能源环境应用具有重要科学价值与指导意义。主要发现点为：
①以促进电荷在表界面分离与传输效率为目标，发展了构建金属氧化物、C3N4和Bi基异质结的新策略；揭示了通过构建电荷定向传输通道、表面空位和引入等离子体共振效应等调控手段，促进电荷在表界面分离与传输的作用机制；提出了通过多维异质结精准调控进一步强化电荷分离与传输的方法和原理，为发展高效、稳定及实用化的异质结纳米材料提供了理论支撑。
②以揭示电化学性能协同增强机制为目标，解析了金属氧化物异质结在电子迁移过程中的能量储存与转化反应机制；发现被超薄的MnO2纳米片包裹的CeO2纳米结构形成了丰富的孔洞，可以进行快速可逆的法拉第反应，并提供短的离子扩散路径；通过提升材料的比表面积，提高了异质结电极材料与电解液离子接触活性位点，提出了金属氧化物异质结电化学性能协同调控增强机制，经优化改性后其能量储存与转化效率提升141~145 %。
③以阐明C3N4和Bi基异质结表界面电荷分离与传输及光催化净化NO反应机理为目标，解析了碱土金属掺杂C3N4构建电荷传输通道的机制，经改性后C3N4电荷寿命延长105.5%-133.3%，光催化氧化NO效率提升120.5%-164.3%；解析了在Bi基材料表面构建氧空位和等离子体协同增强电荷分离与传输的作用机制，提出了抑制毒副产物生成的方法和机理，经优化改性后Bi基异质结材料光催化氧化NO效率提升110.6%-370.1%。
该项目在ACS Nano、Appl. Catal. B: Environ.和ACS Catal.等发表20篇SCI论文，被Chem. Rev.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.和ACS Nano等顶级综述期刊进行图文重点引用论证，并获得多位海内外院士和著名专家学者的正面评价。20篇SCI论文总他引次数2095次，其中SCI他引2001次，5篇入选ESI前1%高引论文。5篇代表性论文总他引次数1223次，其中SCI他引1198次，单篇最高他引次数502次。该项目培养了国家“万人计划”青年拔尖人才、国家优秀青年科学基金获得者、重庆市科技创新领军人才、重庆市青年拔尖人才、科睿唯安“全球高被引科学家”和Elsevier中国高被引学者等多名人才。
四、代表性论文专著目录
1.Shi Jin Zhu, Jiaqi Jia, Tian Wang, Dong Zhao, Jian Yang, Fan Dong*, Zhengguo Shang, Yuxin Zhang*, Rational Design of Octahedron and Nanowire CeO2@MnO2 Core-Shell Heterostructures with Outstanding Rate Capability for Asymmetric Supercapacitors, Chemical Communications, 2015, 51, 14840-14843.
2.Shijin Zhu, Li Li, Jiabin Liu, Hongtao Wang, Tian Wang, Yuxin Zhang*, Lili Zhang*, Rodney S. Ruoff, Fan Dong, Structural Directed Growth of Ultrathin Parallel Birnessite on β-MnO2 for High-Performance Asymmetric Supercapacitors, ACS Nano, 2018, 12, 2, 1033-1042.
3.Ting Xiong†, Wanglai Cen†, († Equal contribution) Yuxin Zhang, Fan Dong*, Bridging the g-C3N4 interlayers for enhanced photocatalysis, ACS Catalysis, 2016, 6, 2462-2472.
4.Hong Wang, Wendong Zhang, Xinwei Li, Jieyuan Li, Wanglai Cen, Qiuyan Li, Fan Dong*, Highly enhanced visible light photocatalysis and in situ FT-IR studies on Bi metal@defective BiOCl hierarchical microspheres, Applied Catalysis B: Environmental, 2018, 225, 218-227.
5.Xing’an Dong, Wendong Zhang, Yanjuan Sun, Jieyuan Li, Wanglai Cen, Zhihao Cui, Hongwei Huang, Fan Dong*, Visible light induced charge transfer pathway and photocatalysis mechanism on Bi semimetal@defective BiOBr hierarchical microspheres, Journal of Catalysis,2018, 357, 41-50.
五、主要完成人及完成单位
张育新：第一完成人，教授，工作单位：重庆大学，完成单位：重庆大学。在项目中负责研究思路的总体把握，研究方案与技术路线的制定，以及协调项目的顺利完成。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的80%。对本项目主要创造性贡献包括：提出了金属氧化物异质结的可控合成机理及新方法，提高异质结电极材料与电解液离子接触活性位点新方法，揭示了其电化学性能协同增强机制，为发展高效、稳定及实用化的金属氧化物电极材料提供了技术支持。曾获2017年重庆市自然科学奖三等奖、2018年重庆市科技进步一等奖、2020年中国非金属矿科学技术二等奖。
董帆：第二完成人，教授，工作单位：重庆工商大学，完成单位：重庆工商大学。在项目中负责协助研究总体方案与技术路线的制定与实施。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的70%。对本项目主要创造性贡献包括：提出了多种g-C3N4异质结结构设计新思路以及光催化性能提升新方法。制备了金属离子掺杂或金属修饰的g-C3N4等具有特定纳米形貌或能带结构的光催化剂，增强了可见光吸收和氧化能力，提高了载流子分离效率，揭示了其在增强NO脱除效率中的作用机制，为新型光催化材料设计及性能调控机理提供了新途径和新视野。
张文东：第三完成人，副研究员，工作单位：重庆师范大学，完成单位：重庆师范大学。在项目中主要负责Bi系异质结的方案与技术路线的制定与实施。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的50%。对本项目主要创造性贡献包括：提出了利用原位沉积的方法将Bi金属生长在卤族Bi系氧化物表面的新思路，发展了卤族Bi系异质结结构光催化组件的构建方法及其在空气污染净化中的应用体系，阐明了光催化净化NO的反应机理，提出了多孔纳米片抑制中间毒副产物生成的新方法，解决了光催化过程毒副产物难调控的技术难题。曾获2016年重庆市自然科学奖二等奖。
孙艳娟：第四完成人，副教授，工作单位：重庆工商大学，完成单位：重庆工商大学。在项目中主要负责第一性原理计算与分析、光催化剂异质结制备及NO去除的工作。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的30%。对本项目主要创造性贡献包括：提出了光催化剂异质结结构设计新思路以及光催化性能提升新方法，通过第一性原理计算，得到了NO去除的毒副产物，揭示了其在增强NO脱除效率中的作用机制，探索了光催化异质结材料与应用性能之间的规律，为新型光催化材料设计及性能调控机理提供了新途径和新视野。
刘晓英：第五完成人，副教授，工作单位：重庆工商大学，完成单位：重庆工商大学。在项目中主要负责金属氧化物异质结的合成及电化学性能的研究工作。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的30%。对本项目主要创造性贡献包括：提出了金属氧化物异质结的可控合成机理及新方法，探索了金属氧化物异质结材料与电化学性能之间的规律，揭示了其电化学性能协同增强机制，为发展高效、稳定及实用化的金属氧化物电极材料提供了技术支持。
