拟成立研究组信息表

一、拟成立研究组信息表申请成立研究组名称（中英文）纳米材料太阳能电池Nanomaterial Solar Cells研究组性质（基础 、 应用）基础研究隶属研究室（研究部）催化基础国家重点实验室（洁净能源国家实验室）创 新 特 区 研 究 组 负 责 人姓 名张文华学历/学位研究生、博士出生年月1970年12月从事专业物理化学、材料学现职称/职务副研究员（院百人计划）联系电话84379252研 究 组 研 究 方 向 （1） 太阳能电池新型纳米材料的探索：重点研究在太阳能电池领域中有重要应用价值的纳米管和纳米线材料的制备科学。（2） 基于新型纳米材料的太阳能电池器件的研究：如TiO2纳米管组装的光电化学电池，染料敏化电池等；半导体纳米线阵列构成、新材料电池以及复合材料电池等。（3）新概念太阳能电池：利用半导体纳米材料的量子效应，发展具有量子效应的太阳能电池, 基于donor-acceptor原理的太阳能电池。 申 请 开 展 的 重 要 方 向 性 项 目 简 介本申请项目重点研究太阳能电池新型纳米材料和器件领域中的若干基础科学问题，包括：1) 以有序TiO2纳米的管道为纳米反应器, 形成半导体纳米颗粒-TiO2纳米管, 半导体纳米线-TiO2纳米管等组成的有序纳米复合材料体系,在量子点太阳能电池的基础上, 发展新概念的太阳能电池;同时，对有序TiO2纳米管构成的染料敏化太阳能电池的结构与性能之间的关系进行研究；2) 探索有序纳米结构和核/壳结构的半导体纳米材料的制备，发展新型太阳能电池材料；在此基础上，发展基于半导体纳米线的太阳能电池；3) 发展具有量子效应的和基于donor-acceptor 机理的新概念太阳能电池； 4）对上述体系以及它们构成的太阳能电池的时间分辨光谱表征以及电学性能的测试等, 研究一维纳米材料组成的太阳能电池的工作机理， 如光子的吸收、电荷的激发、 转移和传输等影响太阳能电池性能的关键因素。 本研究项目的关键在于新型纳米(复合)材料体系的制备以及它们在太阳能电池器件中的创造性应用。二、申请人简介（简述申请人学习及工作经历、主要学术成就及创新点、主要论著及申请专利目录、主持或参与科研项目情况、获科技奖励及各类荣誉情况等。）1989.091993.07：南京理工大学,化学工程系，高分子材料专业，本科1994.091997.07：中国科技大学，应用化学系，固体化学专业，硕士1997.092000.09：中科院上海硅酸盐研究所，材料学，博士2000.102003.03：中科院大连化学物理研究所，物理化学，博士后, 2003.042004.08：University College Cork, Ireland, 博士后2004.092006.10：Ruhr-University Bochum，Germany, 洪堡学者2006.112007.09：University College Cork, Ireland, 博士后2007.10 中科院大连化物所， 副研究员2008年3月， 获中科院“百人计划”荣誉称号申请人自1997年以来主要从事有序介孔材料和纳米材料的研究，最近的研究集中在在太阳能电池领域中有重要应用的半导体纳米材料的制备科学和电池器件的应用研究。自2000年以来共发表SCI论文21篇，其中第一作者的SCI论文12篇。包括2篇Web of Science 高引用论文，一篇Advanced Materials 非常重要论文， 和一篇Advanced Functional Materials年度popular 论文。第一作者SCI论文被他引390多次。主要学术成就和创新点如下：（1）采用有机功能化的表面改性的技术，利用配位化学原理，将金属离子吸附到介孔材料的孔道中，经适当后处理，在有序介孔材料的孔道中原位合成出IIVI半导体的纳米颗粒。这种半导体纳米材料有序介孔材料复合体系具有强烈的主客体效应。该方法解决了目标材料在介孔材料孔道中的原位合成，避免了它们在外表面的积聚并长大的问题，成为目前介孔材料纳米组装最有效的方法之一。Web of Science 统计，相关论文为高引用论文。（2）以有序介孔氧化硅为硬模板制备的有序多孔碳材料，绝大多数的骨架都是由碳的纳米棒构成，而由纳米管构成的有序多孔碳的合成非常困难。借鉴催化的原理，以SBA-15为硬模板，首次利用化学气相沉积技术，制备出由纳米管构成的有序多孔碳材料；特别是，这种材料的微观结构可以通过调节CVD时间而加以方便地调控，Advanced Materials 审稿人认为，这是一个非常重要的贡献（VIP, top 10%）。另外，以软模板方法合成的多孔碳材料，目前全部由无定型碳构成,即使经过1400度高温处理，骨架仍然不能转变为石墨化结构,更高温度的处理将导致高度有序结构的损坏。申请者采用加入适当的石墨化催化剂，在900度下首次得到石墨化程度较高的有序介孔碳材料。（3）在多功能化杂化介孔材料体系中，为得到结构有序的材料，通常一种组元的含量比较低 （25mol%）。申请者利用催化的原理，通过加速其中一种前驱体的水解速度，使其能够和另外一种组元的前驱体的水解速度匹配，首次制备了两种不同组元以任意比例形成的有序杂化介孔材料。进一步的研究发现，利用这种方法不仅可以有效制备双功能化的，而且还可以制备3种不同功能化的杂化介孔材料，为深入研究多功能化介孔材料提供了一条途径。 （4）利用超临界流体粘度很小，在多孔材料的孔道穿透力很强的特点，申请者把功能化介孔材料的直接合成与后合成两种方法结合起来，开发了一种制备双功能化氧化硅基介孔材料的有效的途径，研究论文为Advanced Functional Materials 当年发表论文的10篇 popular papers 之一 。另外，申请者把超临界流体表面改性技术推广到杂化介孔材料体系，有效地对杂化介孔材料进行了表面功能化改性。(5)电化学制备的高度有序TiO2 纳米管是近年来出现的一种新型的纳米结构材料，它们只能以薄膜的形式存在。申请者通过改变实验条件，制备出了结构为圆筒状的高度有序TiO2 纳米管，通过控制电解条件，还可以得到线性和非线性两种不同微观结构的纳米管。 申请者还进行了TiO2纳米管的纳米组装研究，以TiO2纳米管为模板，成功地得到了Bi有序纳米棒材料；以电化学沉积的方式，在TiO2 的管壁上， 生长了CdSe纳米颗粒，这种复合材料构成的光电化学电池的性能还在进一步的研究之中。代表性论文：1Wen-Hua Zhang, Xiaoning Zhang, Zile Hua, Parala Harish, Felicitas Schroeder, Stephan Hermes, Thomas Cadenbach, Jianlin Shi, Roland A FischerSynthesis, bifunctionalization, and application of isocyanurate-based periodic mesoporous organosilicas，Chemistry of Materials, 2007, 19，266326702Wen-Hua Zhang, Brian Daley, Lei Zhang, Can Li, Jian-Lin Shi, Michael A. Morris, Justin D. Holmes ，Large-pore methylene-bridged periodic mesoporous organosilicas: synthesis, bifunctionalization and their use as nanotemplatesChemistry of Materials, 2005, 17, 6407-64153Wen-Hua Zhang, Xiao-Bing Lu, Jing-Hai Xiu, Zi-Le Hua, Mark Robertson, Jian-Lin Shi, Justin D. Holmes，Synthesis and characterization of ordered mesoporous materials with bifunctional groups，Advanced Functional Materials 2004, 14, 544-552. 4. Wen-Hua Zhang, Changhai Liang, Huijiao Sun, Zhiqi Shen, Pinliang Ying, Can Li, Synthesis of ordered mesoporous carbons composed of nanotubes via Catalytic Chemical Vapor Deposition, Advanced Materials 2002, 14, 1776-1778.5. Wen-Hua Zhang, Jiqing Lu, Bo Han, Meijun Li, Jinghai Xiu, Pinliang Ying, Can Li, Direct synthesis and characterization of titanium-substituted mesoporous molecular sieve SBA-15, Chemistry of Materials, 2002, 14, 3413-3421.6. Wen-Hua Zhang, Jian-Lin Shi, Hang-Rong Chen, Zi-Le Hua, Dong-Sheng Yan, Synthesis and Characterization of Nanosized ZnS Confined in Ordered Mesoporous Silica, Chemistry of Materials 2001, 13, 648-654. 7. Wen-Hua Zhang, Jian-Lin Shi, Lian-Zhou Wang, Dong-Sheng Yan, Preparation and Characterization of ZnO Clusters inside Mesoporous Silica Chemistry of Materials, 2000,12,1408-1413.荣誉和奖励2000年获得中科院刘永龄奖学金，2004年获德国洪堡基金会资助，2008年3月，获中科院“百人计划”荣誉称号科研项目： （1）国家自然科学基金1项， 项目负责人有序TiO2纳米管地纳米组装化学以及在太阳能电池中地应用（2）催化基础国家重点实验室自主项目1项， 项目负责人新概念太阳能电池材料与器件的探索 4