4月19日,遼寧省召開科技獎勵大會,表彰2017年度遼寧省科學技術獎和遼寧杰出科技工作者。金屬所“太陽能轉換用光催化材料的設計與構建”(主要完成人:劉崗、成會明、牛萍、潘劍、謝英鵬)獲得遼寧省自然科學一等獎,新型亞穩金屬材料制備技術及應用(主要完成人:張海峰,李揚德,付華萌,張宏偉,李宏,呂曼棋)獲得遼寧省技術發明一等獎。
光催化效率是由半導體光催化材料的光吸收、光生電荷的分離及表面催化等三方面的特性協同決定,深入理解并有效調控這些特性可為設計與構建高效太陽能轉換用光催化材料提供科學指導和技術支撐。金屬所科研人員自2004年起針對相關科學問題開展了系統深入的研究,實現了寬光譜吸收:揭示了電子結構修飾劑的均相分布是使光催化材料光吸收邊整體紅移的本質因素,在動力學和熱力學層面提出了兩類獲得修飾劑均相分布的新思路,實現了典型光催化材料光吸收邊的大幅紅移。發現了硫、硼單質具有可見光光催化活性;有效提升了光生電荷的分離能力:發展出以電荷擴散短路徑為顯著特征的低維單體光催化材料,構建了以低能量損失電荷轉移為顯著特征的核殼構型異質結構光催化材料,具有光生電荷空間分離特性,既保持了光生電荷強的氧化還原能力,又實現了對光生電荷分離轉移能力的有效提升;利用晶面調控催化活性:實現了多種晶體的不同晶面選擇性暴露的控制制備與原位摻雜,揭示了晶面特征與能帶邊位置、光催化活性的關聯規律,提出了晶面原子配位非飽和度和晶面能帶邊位置協同決定光催化活性的觀點,促進了光催化材料從無特定晶面階段發展到含特定晶面階段。相關成果在Adv Mater、J Am Chem Soc、Angew Chem Int Ed等期刊上發表了20篇相關論文,在國內外產生了重要影響,截至2017年4月被SCI他引4300余次,其中8篇代表性論文被SCI他引2600余次,推動了太陽能驅動光催化材料的發展。
亞穩金屬材料是熱力學上處于亞穩狀態、結構新穎、性能優異的金屬材料,在汽車、航空航天、國防軍工、石油化工、生物醫學、精密機械、消費電子和信息等領域具有重要應用前景。針對制約其工程應用的瓶頸難題,金屬所科研人員發明了具有抑菌殺菌功能、低成本、可制造能力強和性能優異的Zr基非晶合金,發明了用于污水處理和石油開采輸運過程中防結蠟用新型高性能亞穩金屬材料和裝置,發明了非晶合金構件制備成形加工設備和技術,解決了非晶材料構件制備工藝連續性、短流程以及復雜薄壁構件控形—控構—控性一體化制備的難題。項目成果形成了材料系列—制備設備和技術—產品全鏈條式綜合技術,并實現了技術的工程化應用。研究成果獲授權國家發明專利20余項,申請國際PCT專利7項,發表SCI收錄論文200余篇,被SCI他引2200余次。研究成果不僅以技術入股方式合作成立了遼寧金研液態金屬科技有限公司,而且技術轉讓給東莞宜安科技股份有限公司和江蘇耐爾冶電集團有限公司,實現了工程化應用。產品在石油開采、汽車和消費電子領域獲得應用,產生了顯著的經濟效益和社會效益,推動了本領域材料制備與成形技術的進步。