水滑石基發(fā)光薄膜的多分子邏輯門制備及其應(yīng)用研究

本項(xiàng)目提出以層狀雙羥基復(fù)合金屬氫氧化物（LDHs）剝離的納米片為主體，多熒光分子為客體，構(gòu)筑LDH基多組分熒光薄膜材料。以薄膜材料在邏輯門方面的應(yīng)用為目標(biāo)，強(qiáng)化薄膜材料的發(fā)光性能，提高其能量轉(zhuǎn)移效率。深入分析該類多組分熒光材料的幾何結(jié)構(gòu)、能帶/能級(jí)特征、相互作用機(jī)理（主客體、客客體），以期得到具有實(shí)際應(yīng)用潛力的新型熒光輸出信號(hào)的邏輯材料。圍繞LDH基多組分熒光材料的分子邏輯門的回路構(gòu)筑、復(fù)雜環(huán)境分析、多組分底物檢測(cè)的應(yīng)用展開研究。通過解決此類發(fā)光薄膜材料的可控組裝、光學(xué)開關(guān)性能及多組分熒光邏輯門操作中的關(guān)鍵科學(xué)問題，構(gòu)筑具有特色的研究體系，實(shí)現(xiàn)系列邏輯材料的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和實(shí)際應(yīng)用。

本項(xiàng)目提出以LDHs為主體，發(fā)光功能分子為客體，構(gòu)筑LDH基復(fù)合發(fā)光薄膜材料。以光化學(xué)傳感為研究導(dǎo)向，強(qiáng)化薄膜材料的發(fā)光效率、提高其光學(xué)性能，對(duì)該類復(fù)合薄膜材料的超分子結(jié)構(gòu)、能帶特征、主客體相互作用機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)和深入研究，以期得到具有優(yōu)良傳感性能的薄膜材料。圍繞LDH基發(fā)光薄膜材料在基于熒光化學(xué)傳感的分子邏輯門的應(yīng)用開展研究。通過解決此類發(fā)光薄膜材料的可控組裝、傳感性能及固態(tài)邏輯操作中的關(guān)鍵科學(xué)問題，構(gòu)筑具有特色的研究體系，實(shí)現(xiàn)系列邏輯材料的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

分子水平信息處理研究已成為科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域和21世紀(jì)化學(xué)研究的熱點(diǎn)。基于化學(xué)體系的分子邏輯門始于人們對(duì)分子開關(guān)與分子邏輯門之間內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)。尤其以熒光化學(xué)傳感作為分子邏輯門的計(jì)算單元發(fā)展最為迅速。熒光作為傳感信號(hào)具有高靈敏度(如單分子檢測(cè))、可調(diào)控、檢測(cè)方便、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、快速響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，而備受關(guān)注。本項(xiàng)目基于發(fā)光分子的光學(xué)性質(zhì)，以及LDHs類層狀化合物的結(jié)構(gòu)和功能的可調(diào)控性，構(gòu)筑了以LDHs為主體，發(fā)光功能分子為客體，獲得了系列LDHs基復(fù)合發(fā)光薄膜材料，實(shí)現(xiàn)了以光化學(xué)傳感器為基礎(chǔ)構(gòu)建固態(tài)分子邏輯器件的目標(biāo)。提出了固態(tài)分子邏輯材料的關(guān)鍵制備技術(shù)；基于LDH基發(fā)光薄膜結(jié)構(gòu)的邏輯器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和構(gòu)建；特別注重單分子邏輯的多功能集成，為LDH基固態(tài)分子邏輯材料的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。該項(xiàng)目的研究結(jié)果已在Chem. Commun.，Lagmuir，Phys. Chem. Chem. Phys.，J. Phys. Chem. C，Sensor. Actuat. B 等雜志發(fā)表SCI收錄論文9篇，影響因子大于3.5為8篇。證明了所提出的設(shè)想是合理及可行的，同時(shí)得到了國際同行的肯定。

《煤/水滑石礦物復(fù)合材料的制備及其性能研究》首先簡要介紹了煤結(jié)構(gòu)及其材料化應(yīng)用、煤炭自燃災(zāi)害防治技術(shù)、煤基復(fù)合材料復(fù)配阻燃聚合物等研究領(lǐng)域的理論研究成果，然后以煤炭自燃防治材料和新型無鹵阻燃材料的制備及應(yīng)用為背景，基于煤特殊的微納米孔隙結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特征，借鑒層狀雙氫氧化物（LDHs，水滑石）的制備方法及影響因素研究，采用理論研究、實(shí)驗(yàn)分析、理論模擬相結(jié)合的方法，探討了神府煤的結(jié)構(gòu)，水滑石礦物制備表征及其煤自燃阻化性能，神府煤水滑石礦物復(fù)合材料（CLCs）的制備方法、結(jié)構(gòu)及其性能等研究內(nèi)容。研究成果對(duì)新型礦物功能材料的制備及應(yīng)用具有理論研究意義和應(yīng)用價(jià)值。

《煤/水滑石礦物復(fù)合材料的制備及其性能研究》可供煤基新材料研發(fā)人員、煤自燃防控技術(shù)人員、礦物復(fù)合功能材料研發(fā)人員、消防人員、聚合物阻燃技術(shù)研發(fā)人員及其他科研人員應(yīng)用和參考，可作為煤炭可持續(xù)利用、煤炭清潔利用、煤火災(zāi)害防治等方面的知識(shí)學(xué)習(xí)用書，也可作為高校、科研院所的研究生、本科生的教學(xué)參考書。