[00044667]实用化纳米复合材料体系的构建与集成

　　成果简介：

　　基于金属有机骨架材料(MOFs)实现对密封舱环境中相关分子的吸附、分离与催化转化、构建基于微纳米复合材料的新型污染物催化分解体系、纳米材料与航天器的有机材料复合，构建多重协同体系、有机合成抗原子氧和真空紫外线材料以及吸收毒害成分，等方面取得重要成果，设计合成了几十种新型CO2捕集与转化、能源存储与转化、污染物清除及抗原子氧/真空紫外线和密封舱室聚合物材料改性的材料，相关结果发表于国际重要期刊上（SCI期刊上发表135篇论文，其中影响因子大于3的120篇）。其中，7篇被选为封面论文，已在国际上产生广泛的影响，受到国际学术界的广泛关注和认可。申请国家发明专利22项，其中授权发明专利10项。应邀在重要国内/际学术会议上作特邀报告41次。课题负责人2017年荣获国家自然科学基金委杰出青年基金资助。在本项目支持下共计培养博士毕业生17名，硕士毕业生25名，博士后出站2名。课题来源：重点基础研究发展计划（973计划）；课题立项名称：实用化纳米复合材料体系的构建与集成；课题立项编号：2014CB931803；研究起止日期：2014年01月-2018年08月。

　　成果创新性：

　　针对密闭舱室CO2废气捕集与转化的MOFs结构基元的设计与合成进行了深入研究。利用烷基胺修饰MOF孔道中不饱和的金属中心实现了在低压下对CO2优越的捕集能力；系统开展了密闭舱室能源存储与转化方面的电催化（氧还原/水分解）和光催化产氢方面的研究；采用电化学阳极化的方法在多孔金属钛表面构筑TiO2纳米管阵列，得到具有微纳米多级结构的TiO2膜；发现了稀土离子与尼龙66分子链中的氧原子发生配位效应。

　　成果独占性：

　　通过本项目研究申请并授权了10项专利，专利号：

　　ZL201410549905.4；ZL201410303083.1；ZL201410198569.3；ZL201410181764.5；

　　ZL201410181476.X；ZL201410182347.2；ZL201410577558.6；ZL201410577575.X；

　　ZL201510467999.5；ZL20141054067.X。

　　目前，国内外未见与本项目完全相同或相似的专利报道，说明本项目具有很高的技术创新性和独占性。

　　成果盈利性：

　　通过本项目研究在材料性能方面具有显著提高：系统开展了具有重要应用价值的高性能密闭舱室环境中纳米复合材料的组装结构的可控制备方法和组装技术的研究，取得了一系列突出的成果。开展了多种纳米复合材料的可控制备与组装体功能应用探索研究，合成了一系列具有CO2废气捕集与转化材料；制备了多种能源存储与转化的复合材料及污染物清除及发展抗原子氧/真空紫外线材料和聚合物材料改性等。

　　成果持续性：

　　本项目的技术具有较强的技术共性，可跨行业推广和扩散，具有可持续发展性。如提出密闭舱室环境安全保障用纳米多孔MOFs基复合材料体系中结构与性能之间关系的原理和规律；构建具有微等离子体和光催化协同作用的催化分解体系来高效催化分解密闭舱室内水或空气中的化学污染物；发展清除聚合物燃烧产生的有毒有害成分的新方法等等。

　　成果先进性：

　　本项目设计合成的烷基胺修饰的MOFs材料在0.15 bar和323 K下展现出超高的4.52 mmol g1CO2吸附；开发了具有抗原子氧和真空紫外线、甚至阻燃性能的含F/Si/P的聚合物；提供了纳米复合或分子水平复合高分子材料抗老化的途径，使碳纤维/树脂（纳米）复合材料的ILSS保持率都在85％以上。

　　成熟度：04、仿真级：在实验室关键功能仿真验证结论成立

　　市场分析：

　　项目的实施合成了几十种新型CO2捕集与转化、能源存储与转化、污染物清除及抗原子氧/真空紫外线和密封舱室聚合物材料改性的材料。一方面，有望解决密封舱室中存在的常见问题，如CO2排放污染、水污染、能源存储与转化、抗原子氧和真空紫外线的聚合物材料和清除有毒有害成分等问题。另一方面，由于采用新技术合成的高性能材料具有加工成本低，这就能以较低的售价投入市场，最终受益的是广大的人民，提高人民群众的健康水平。

　　商业模式分析：

　　本项目针对密闭舱室环境中纳米复合材料的设计合成，对某些高性能材料的制备已达到kg/h的生产能力，若与合作企业生产，生产正常后，可进行大规模的生产，同时可向其他同行企业推广技术。

　　营销状况：

　　由于本项目设计合成的产品处于研发的初级阶段，还未进行大规模生产，没有进入到营销模式阶段。

　　拟采取的转化方式：合作研发

　　应用推广的已投入情况：400.38万元

　　资金需求额：509万元

　　融资用途：产品研发