国家自然科学基金委员会公布了2021年度国家自然科学基金申请项目评审结果。材料科学与工程学院获批6项，具体介绍如下：
资助类别：面上项目
项目名称：精确结构银纳米团簇间相互作用机制研究（22171156）
直接费用：60万元
执行年限：2022.01-2025.12
负 责 人：汪恕欣
摘 要：团簇在溶液中并非孤立，而是与环境中金属离子以及其它团簇存在着物质交换。对于团簇间相互作用的深入研究将有利于建立团簇—团簇，团簇—溶液间的反应模型，实现团簇分层精确设计，进而为设计合成具有特异性能的金属纳米团簇提供理论指导。然而，现有的模型或者方法不具备描述团簇间的相互作用过程的能力。建立研究团簇间相互作用行为的模型或者方法是目前团簇研究的难点。本项目拟通过协同使用同位素标记的团簇—配合物/团簇—团簇交换方法实现团簇的精确靶向标记并研究靶点的同位素交换行为，明确团簇间金属交换发生的路径，研究团簇间反应的具体过程，结合理论计算，阐明团簇间相互作用的发生机制。
资助类别：面上项目
项目名称：基于金属有机硫化物框架的仿酶双核催化氢化材料的构筑（22175104）
直接费用：61万元
执行年限：2022.01-2025.12
负 责 人：刘健
摘 要：基于对氢化酶等结构和功能的认识，理性设计仿酶多相催化体系，利用仿生金属硫簇与有机硫醇的配位组装得到金属有机硫化物框架材料，并锚定贵金属原子构筑仿酶硫桥连双金属核的多相催化体系。采用先进的电镜、光谱及理论计算等物理化学手段对材料进行表征，并在苯乙炔加氢反应中建立结构位点和催化氢化活性的构效关系，为构筑新型仿酶多相催化材料提供一条新的思路。该项目将促进仿酶多相催化领域的发展，也有助于仿生材料化学学科的进一步发展。
资助类别：面上项目
项目名称：太阳能耦合海水燃料电池及光电协同机理研究（22179067）
直接费用：60万元
执行年限：2022.01-2025.12
负 责 人：姜鲁华
摘 要：镁/直接海水燃料电池以海水为电解质和阴极氧化剂，克服了传统镁/溶氧海水电池依赖水中溶氧的不足，且兼具发电和制氢功能，作为海洋电源优势显著。然而，阴极海水还原反应为动力学慢过程，严重制约电池放电性能。本项目针对这一问题，提出构筑太阳能耦合的镁/直接海水燃料电池，利用光能促进阴极海水还原反应动力学。通过构筑半导体光电材料与电催化材料复合体系，建立光电半导体阵列电极，揭示光电协同催化与耦合机制，提升镁/直接海水燃料电池的可用性。
资助类别：面上项目
项目名称：突破蒸发速率极限的太阳能水蒸发材料的构筑及调控机制研究（52172207）
直接费用：58万元
执行年限：2022.01-2025.12
负 责 人：吴大雄
摘 要：利用光热材料将太阳能转换为热能用于水蒸发，在海水淡化、污水处理等领域具有巨大潜在应用，是材料学科的前沿。然而，目前太阳能水蒸发速率极限低，这一科学问题亟待解决。本课题从降低水的蒸发焓、促进水-汽相变过程角度，以突破蒸发速率极限这一关键问题。为此构筑具有不同亲水性和微纳结构的光热材料，研究亲水性、微纳结构对降低水蒸发焓的影响规律和机制；研究微纳结构对水饱和蒸气压、水-汽相变成核势垒、蒸发界面传热及热量微观局域化的影响规律，揭示微纳结构促进水-汽相变的机制；在此基础上，理论与实验结合，研究降低蒸发焓（热力学）和促进水-汽相变（动力学）协同提高水蒸发速率的耦合关系，揭示材料亲水性、微纳结构与高速太阳能水蒸发的构效关系及调控机制。本课题从全新的角度研究并解决目前太阳能水蒸发速率偏低的科学问题，有望从机理和实践上突破目前的速率极限，为高速太阳能水蒸发材料的研究开发提供理论指导。
资助类别：青年科学基金项目
项目名称：基于多级尺度结构调控的新型无定形硫化钼凝胶析氢催化剂（22109081）
直接费用：24万元
执行年限：2022.01-2024.12
负 责 人：肖瑶
摘 要：针对非贵金属析氢催化剂面临的催化动力学提速的迫切需求，提出利用多级尺度原则对无定形硫化钼凝胶催化剂进行结构调控，提高催化位点的本征活性及催化界面处的反应物浓度，协同助力实现高效析氢过程。通过调变活性中心周围原子掺杂环境，精准调控中心的配位环境与电子结构，从而实现氢吸附能的优化，并配合化学键级别结构表征手段与第一性原理计算，阐明高效的her催化剂所具有的界面结构特征。该项目的实施，将提出理想的无定形硫化钼析氢催化模型，为新一代非铂催化剂的设计制备开辟一条新思路。
资助类别：青年科学基金项目
项目名称：水稳定的联吡啶基有机金属卤化物晶体生长及性能机理研究（62104124）
直接费用：24万元
执行年限：2022.01-2024.12
负 责 人：居佃兴
摘 要：有机金属卤化物材料在光电领域展现出巨大的应用前景，但是其遇水极易分解。引入长链胺形成的层间范德华力或氢键能够有效改善稳定性，但是无法保持材料结构的长期水稳定性。调控有机阳离子与金属离子的配位作用，是提高材料本征水稳定性的有效途径。基于联吡啶（bpy）具有的大离子半径且易与金属配位等特点，本项目拟通过调控联吡啶与金属离子的配位作用及晶体组分来生长新型水稳定且带隙可调的联吡啶基金属卤化物晶体，并系统研究水处理前后晶体本征性质的变化规律，结合其光电应用的长期性能评价水稳定性，进一步利用密度泛函理论揭示联吡啶与金属离子的作用关系及晶体表面与水分子的作用关系，理论结合实验阐明水稳定性机理。该项目的开展有助于深入理解有机金属卤化物材料的水稳定性，推动该类材料与器件的进一步发展。
