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3月20日，由复旦大学邓勇辉教授主持的国家重点研发计划“制造基础技术与关键部件”重点专项《硅基气体敏感薄膜兼容制造及产业化平台关键技术研究》项目启动会在河南省郑州市顺利召开。

       据悉，《硅基气体敏感薄膜兼容制造及产业化平台关键技术研究》项目旨在系统开发具有高选择性、高稳定性、高一致性、低功耗等特点的氢气、硫化氢、甲醛等MEMS气体传感器产业化平台。通过该项目的实施，研究团队将掌握硅基MEMS气体传感器的晶圆级设计、制造和封测等关键技术。项目由河南省日立信股份有限公司牵头，复旦大学为项目首席单位。该项目将由日立信股份有限公司、复旦大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、上海大学、南方科技大学和中国科学院电工研究所共同完成。河南省市领导、项目指导专家、项目负责人、各课题负责人及课题骨干等30余人出席启动会，项目启动会邀请了北京大学高成臣教授、中国科学院微电子研究所焦斌斌研究员、中国科学院电工研究所韩立副所长、中国科学院上海微系统与信息技术研究所李昕欣研究员、郑州大学物理学院院长单崇新、中国电信北京研究院林率琦高级会计师、大唐中南电力试验研究院院长潘定立、华能河南分公司廖毛雄高级工程师等八位专家作为专家组成员出席启动会，对项目实施方案进行论证指导。会上，项目首席负责人邓勇辉教授对项目的技术路线和实施方案做了重点介绍，并对项目组织管理制度、里程碑计划与预算安排等进行了详细汇报。
       各课题承担单位复旦大学、上海大学、中科院微系统所、南方科技大学、河南省日立信股份有限公司等课题负责人围绕《气体材料设计、集成与敏感效应》、《晶圆级气敏薄膜制备与热学特性测试》、《低功耗MEMS传感器阵列制造技术》、《晶圆级封装与测试技术》、《气体传感产品生产技术与应用验证》五个方面分别从课题研究目标、研究方法、技术路线及里程碑计划、资金管理等方面做了详细汇报。与会专家听取项目汇报后，针对项目实施过程中可能出现的问题提出了建设性的意见和建议。该项目的实施，将解决传统气体传感器制造与应用中普遍存在的选择性、稳定性、一致性等技术难题，填补国内硅基气体敏感薄膜兼容制造与规模制造平台建设的技术空白，对国内MEMS智能化气体传感器企业的批量制造提供平台保障，实现在新能源汽车、核电、特高压电气设备及智能家居等领域的广泛应用，为我国智能化传感器的国产化进程提供强有力的技术支撑。
       该项目是我校理科院系研究人员首次牵头的国家重点研发计划制造类专项项目，充分肯定了我校在理、工结合研究方面取得的成就和影响力。近年来邓勇辉教授团队围绕新型介孔半导体气敏材料的设计合成及气体响应机制在气体传感器领域取得了一系列的研究进展，提出了介孔半导体气敏材料孔壁微环境纳米工程的新思想，充分发挥介孔材料独特的纳米孔效应、巨大的比表面、良好的传质性能，发展了多种用于高效合成介孔半导体材料的新方法，创制了分别对丙酮（糖尿病人呼出气标志物）、3-羟基-2-丁酮（食源性李斯特菌挥发性代谢物）、NO2、CO、H2S、H2、乙醇等气体具有特异响应性能的多种介孔半导体气敏材料，包括WO3、SnO2、In2O3、ZnO等。研究团队借助各种原位表征手段深入揭示了介孔半导体材料对特定气体的表面吸附、催化响应机理，并开发了多款基于不同介孔半导体材料的气体传感器原型机，申请了一系列中国发明专利、PCT国际专利。研究团队在Nat. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int Ed.、Adv. Mater.等刊物发表大量学术论文，应邀在Acc. Chem. Res、Chem. Soc. Rev.等顶级刊物发表多篇气体传感器综述论文，出版气体传感器相关英文学术专著1部。

2018自然科学基金面上项目-介孔羟基磷灰石微球的设计合成及其负载药物用于骨髓炎性治疗研究
批准号        21875044        学科分类        ( B050405 )
负责人        邓勇辉        职称                单位名称        复旦大学
资助金额        68万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日

复旦大学化学系邓勇辉教授受美国化学会权威综述性学术期刊《化学研究述评》（Accounts of Chemical Research）杂志主编Cynthia J. Burrows教授邀请撰写综述文章《富含sp2杂化碳的嵌段共聚物导向合成具有优异气敏特性的介孔金属氧化物》（“sp2-Hybridized Carbon-Containing Block Copolymer Templated Synthesis of Mesoporous Semiconducting Metal Oxides with Excellent Gas Sensing Property”），总结介绍课题组在气敏介孔金属氧化物半导体研究领域取得的相关研究成果。


       商业化两亲性分子（如Pluronic聚醚等）被广泛用作软模板剂（即造孔剂）来合成常见的二氧化硅、碳基介孔材料，但它们难以有效地用于合成具有丰富电子结构和表面催化活性的介孔金属氧化物半导体材料。针对这一难题，邓勇辉教授课题组利用在高分子合成方面的优势，自行合成了富含sp2杂化碳的两亲性嵌段共聚物，并以其作为软模板，发展了多种用于高效合成介孔金属氧化物半导体的新方法（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1706），合成了WO3、TiO2、SnO2、In2O3、ZnO等介孔半导体材料（Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 9035；Chem. Mater., 2016, 28, 7997；Chem. Mater., 2016, 28, 7773；J. Mater. Chem. A., 2016, 4, 15064；J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 10365; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1705268；Adv. Funct. Mater., 2018, 50, 1806214；ACS Appl. Mater. Interfaces., 2018, 10, 1871; Micropor. Mesopor. Mat., 2018, 270, 75），这些材料分别对NO2, CO、H2S、H2、乙醇、丙酮（糖尿病人呼出气标志物）、3-羟基-2-丁酮（食源性李斯特菌挥发性代谢物）等展示了优异的气敏传感响应特性，并揭示了这些材料对特定气体的表面催化响应机理。


       除了总结上述介孔半导体材料设计合成方法及气敏特性相关研究成果之外，论文还对这类材料在高灵敏度、高选择性、高稳定性气体传感器的研发优势做了探讨，以期在敏感材料研究基础上，推动智能化、集成化、可穿戴半导体气体传感器在环境监控、食品安全、医学诊断、工矿生产、反恐、安检等领域的应用。


       此外，邓勇辉教授近期还应Springer Nature邀请撰写了学术专著《气敏半导体金属氧化物》（Semiconducting metal oxides for gas sensing），应邀在中德“智能气体传感器：原理与应用”国际会议作专题报告，应《张江科技评论》的邀请发表文章《气体传感器——见微知著，感知未来，物联天下，传感先行》。


       这是复旦大学（第一单位）在该刊物发表的第12篇论文。邓勇辉课题组博士生邹义冬为论文第一作者。课题组的相关研究工作得到了复旦大学化学系、上海市分子催化与功能材料重点实验室、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市科委、 2011能源材料化学协同创新中心（iChEM）以及国家万人计划青年拔尖人才支持和国家自然科学基金优秀青年基金的大力支持。


       全文链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.accounts.8b00598

复旦大学邓勇辉教授等在Accounts of Chemical Research期刊上在线发表了题为“sp2-Hybridized Carbon-Containing Block Copolymer Templated Synthesis of Mesoporous Semiconducting Metal Oxides with Excellent Gas Sensing Property”的综述。全文系统地总结了课题组在sp2杂化碳嵌段共聚物导向合成有序介孔金属氧化物气敏传感材料方面的工作，阐述了在合成过程中sp2杂化碳嵌段共聚物与前驱体之间的作用形式和组装行为（如下图），并对该领域今后的发展方向进行了探讨与展望，第一作者为复旦大学2017级博士研究生邹义冬，通讯作者为邓勇辉教授。

文献链接：Yidong Zou, Xinran Zhou, Yongheng Zhu, Xiaowei Cheng, Dongyuan Zhao, and Yonghui Deng*, sp2-Hybridized Carbon-Containing Block Copolymer Templated Synthesis of Mesoporous Semiconducting Metal Oxides with Excellent Gas Sensing Property (Acc. Chem. Res., 2019, DOI: 10.1021/acs.accounts.8b00598)

邓勇辉教授课题组网页：http://www.yhdenggroup.fudan.edu.cn/

复旦大学邓勇辉教授系统评述：两亲性嵌段共聚物导向合成有序介孔金属氧化物半导体材料

纳米多孔材料在吸附分离、催化、能源转化等领域具有广泛的应用前景。其中，有序介孔材料作为一类孔径为2 ~ 50 nm的纳米孔材料，因其均匀的孔径、规则的孔道结构以及丰富的表界面性能尤为引人注目。基于两亲性分子的超分子软模板合成技术在介孔材料合成研究方面起到核心作用。目前，常规非晶态介孔材料，如二氧化硅、碳材料等可以通过使用常规市售两亲性分子作为软模板剂(如季铵盐类、聚醚类等)十分容易地合成得到。相比而言，具有晶态骨架的介孔金属氧化物材料，尤其是过渡金属氧化物，有望显示独特的光、电、热、磁等效应，并将在能源转化、催化与传感等领域发挥巨大的应用价值(如图1)。

  然而常规软模板剂存在易分解、分子量低等不足，无法有效地合成高比表面积、高度有序、结构稳定的介孔金属氧化物材料。因此，晶态介孔金属氧化物半导体材料的可控合成是一项巨大的挑战。解决这一问题的有效途径之一是设计合成新型的具有高玻璃化转变温度、高残碳率的两亲性软模板剂分子，其亲水端与金属氧化物前驱体的相互作用，所形成的复合(缔合物)分子在一定条件下发生微相分离，形成有序介观结构，其中的疏水链段一方面起到支撑结构的作用，另一方面在被烧处理后能够形成丰富的残碳作为多孔骨架的支撑，防止介孔结构发生坍塌。高分子活性聚合是合成两亲性嵌段共聚物的重要手段，比如原子转移自由基聚合法（ATRP）等可以用于设计具有预定组成和序列的两亲性共聚物。

图1  基于两亲性嵌段共聚物可控诱导共组装法合成有序介孔金属氧化物及其应用

  复旦大学邓勇辉教授在《高分子学报》2018年第11期上发表的特约综述中，分别从金属无机盐-聚合物模板、金属簇化合物-聚合物模板、金属纳米晶-聚合物模板相互作用三个层面阐述当前两亲性嵌段共聚物与金属前驱体的组装方式。从聚合物模板剂的制备与组装出发，详细阐述了聚合物模板诱导组装法在合成介孔金属氧化物中的组装特点、组装机理以及微纳结构演变规律，并分析了聚合物模板诱导合成法在制备有序介孔金属氧化物方面所面临的机遇与挑战。由于其丰富的物化特性和新颖的介孔结构，有序介孔金属氧化物将逐步成为纳米光电器件、纳米催化载体以及化学传感的核心材料。

  该综述对当前典型的介孔金属氧化物合成策略进行了总结(如图2)，其中包括界面效应、溶剂诱导组装、积碳支撑等合成策略，并对比了不同前驱体在组装中的优势及适用条件。

  最后，作者对该方向的发展提出了前瞻性的预期。有序介孔金属氧化物材料作为一种人工设计合成的无机纳米结构材料，其合成与结构调控强烈依赖高分子模板剂的组成及其与无机源的可控组装。因此，需要充分研究特定高分子共聚物模板剂的性质及组装行为，在此基础上，通过调控前驱体与模板剂的组装方式、控制前驱体的水解交联过程、引入恰当的桥连分子等手段，实现两者之间的可控组装及微相分离。选择恰当的脱模板剂方式(如煅烧、回流、臭氧处理等)，得到高度有序的金属氧化物半导体材料。因此，该类材料的合成是跨学科研究领域的课题，相信随着高分子化学与物理、无机合成化学以及超分子化学等多领域的互通与渗透，介孔金属氧化物材料的合成与应用将得到进一步发展。各种高性能、高比表面积及高结晶性的有序介孔金属氧化物有望被合成出来，并广泛应用于能源、催化、微电子器件、传感器装备等领域。

  链接地址：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180175dengyonghui.pdf