生物无机与合成化学教育部重点实验室2015年度工作总结

发布人:薛玮
一、简表

实验室名称

生物无机与合成化学教育部重点实验室

研究方向

(据实增删)

研究方向1

生物无机化学与应用

研究方向2

稀土光电材料合成及其应用

研究方向3

配合物合成化学与晶体工程

研究方向4

配合物结构化学与理论化学

实验室

主任

姓名

陈小明

研究方向

无机化学

出生日期

1961.10

职称

教授

任职时间

2014-

实验室

副主任

(据实增删)

姓名

毛宗万

研究方向

无机化学

出生日期

1962.7

职称

教授

任职时间

2011-

实验室

副主任

(据实增删)

姓名

鲁统部

研究方向

无机化学

出生日期

1964.8

职称

教授

任职时间

2011-

学术

委员会主任

姓名

洪茂椿

研究方向

无机化学

出生日期

1953.9

职称

研究员

任职时间

2014-

研究水平与贡献

论文与专著

发表论文

SCI

135

EI

科技专著

国内出版

国外出版

奖励

国家自然科学奖

一等奖

项 

二等奖

项 

国家技术发明奖

一等奖

项 

二等奖

项 

国家科学技术进步奖

一等奖

项 

二等奖

项 

省、部级科技奖励

一等奖

1项 

二等奖

项 

项目到账

总经费

4634.3万元

纵向经费

4589万元

横向经费

45.3万元

发明专利与

成果转化

发明专利

申请数

7

授权数

17

成果转化

转化数

转化总经费

万元

标准与规范

国家标准

行业/地方标准

研究队伍建设

科技人才

实验室固定人员

30人 

实验室流动人员

1人 

院士

3

国家高层次人才计划

长期1

短期人

国家杰出青年基金

7人

国家优秀青年基金

人 

自然科学基金委创新群体

1

科技部重点领域创新团队

国际学术

机构任职

(据实增删)

姓名

任职机构或组织

职务

陈小明

发展中国家科学院(TWAS

院士

陈小明

国际分子筛学会MOFs专业委员会

专业委员会成员

陈小明

国际IUPAC新领域配位聚合物术语工作组

工作组成员

鲁统部

英国皇家化学会

会士

毛宗万

英国皇家化学会

会士

童明良

英国皇家化学会

会士

访问学者

国内

国外

博士后

本年度进站博士后

1

本年度出站博士后

学科发展与人才培养

依托学科

(据实增删)

学科1

化学

学科2

 

学科3

 

研究生培养

在读博士生

135

在读硕士生

83

承担本科课程

300学时

承担研究生课程

280学时

大专院校教材

 

 

开放与

运行管理

承办学术会议

国际

国内

(含港澳台)

年度新增国际合作项目

1

实验室面积

3013M2

实验室网址

http://ce.sysu.edu.cn/bisc/

主管部门年度经费投入

(直属高校不填)万元

依托单位年度经费投入

20万元

                           

 

 

 

、研究水平与贡献

1、主要研究成果与贡献

结合研究方向,简要概述本年度实验室取得的重要研究成果与进展,包括论文和专著、标准和规范、发明专利、仪器研发方法创新、政策咨询、基础性工作等。总结实验室对国家战略需求、地方经济社会发展、行业产业科技创新的贡献,以及产生的社会影响和效益。

  • 生物无机化学与应用

1)端粒酶在细胞中能调节相关基因和蛋白的表达,控制端粒长短,与疾病密切相关。研究发现钌配合物竞争结合底物DNA,能有效抑抗肿瘤药物研究的重要作用靶点端粒酶, 并表现出良好的抗肿瘤活性(Chem. Eur. J.)。在此基础上,发展出具有多靶点抑制活性的钌配合物,可以同时对端粒酶、拓扑异构酶I/II进行有效抑制,表现出更强的抗肿瘤活性(Dalton Trans.)

2)肿瘤细胞与正常细胞的线粒体无论在结构上还是功能上都存在较大差异,肿瘤细胞由于发生较为广泛的变异而更容易受线粒体损伤的影响。近年来线粒体靶向药物已成为抗肿瘤药物的设计新方向。设计合成了一类能富集细胞线粒体的钌多吡啶配合物,发现能选择性地抑制多种肿瘤细胞及顺铂耐药株,通过线粒体凋亡途径诱导肿瘤细胞发生凋亡。进一步的动物实验表明,和顺铂相比,这些靶向线粒体的抗肿瘤药物可以避开传统化学治疗耐药机制的影响,同时利用肿瘤细胞和正常细胞内线粒体的差异显著降低药物的毒副作用(J. Inorg. Biochem.)。

3)实体瘤乏氧是困扰临床医学家的一个难题。因为肿瘤组织中的缺氧细胞对放疗及化疗的敏感性明显降低,经常导致治疗失败,所以在临床上需要对肿瘤乏氧细胞进行标记,明确肿瘤乏氧区域和肿瘤乏氧的程度,从而有助于肿瘤的诊断及分期,在制定治疗方案时作出针对性的措施。针对这一问题,设计合成了一类钌醌配合物充当乏氧双光子荧光探针,研究中表明,配合物进入乏氧细胞后,配体中的蒽醌基团被细胞内还原酶还原,配合物荧光大大增强,并且对于不同的氧浓度可以显示不同强度的荧光,同时在常氧-乏氧循环条件下也表现出可逆荧光变化。另外在3D细胞球和模式动物(斑马鱼)的乏氧显像诊断试验中也有优异的表现(Biomaterials)

二、稀土光电材料合成与应用

1)中空微/纳米结构在锂离子电池、催化、生物传感、生物医学等领域得到了广泛的应用。在空心纳米材料的制造的众多策略中,Kirkendall效应描述了一个非平衡的相互扩散的过程。在这项工作中,经由Kirkendall效应实现了YOHCO3 @SiO2核壳结构纳米球与空心Y2SiO5纳米球的转换。更重要的是,在转换过程中,YOHCO3的分解促进了Kirkendall 纳米空穴初始成核并促使Y2O3@SiO2核壳界面的形成。这一实验展现了一个没有任何催化活性的纳米铂或金参与的,运用Kirkendall效应制备新型纳米中空材料的策略。此外,对稀土离子掺杂的纳米中空晶体的光致发光特性也进行了研究(NANOSCALE)。

2)铁基超电容负极材料取得新进展。三氧化二铁(a-Fe2O3)是一种储量丰富、成本低廉环境友好的过渡金属族氧化物,其具有较高的理论电容值与负电位工作区间,有望发展成为新型高性能超级电容器负极材料,并因此受到科研工作者的广泛关注。目前该材料主要受限于其固有低导电性特质所致较差倍率保持率与低能量密度,而研究者解决该问题的尝试主要集中在材料纳米结构构建与碳材料复合上。在前期氧空性改性a-Fe2O3超电容电极的基础上,与武汉理工大学唐浩林教授课题组合作,提出利用Ti4+离子掺杂与导电高分子聚合物聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)包覆相结合的协同改性策略,对a-Fe2O3储能电极进行改性,有效地解决了a-Fe2O3的弱导电性,极大地改善其电容性能。研究表明Ti-Fe2O3@PEDOT核壳纳米棒电极的面积电容值在1 mA/cm2充放电流密度下达到1150 mF/cm2;且经30 000圈充放电循环后仍保持96%的原始电容,这是目前Fe2O3电极材料最好的循环性能。当以Ti-Fe2O3@PEDOT电极为负极,MnO2为正极组装所得非对称固态超级电容器件稳定工作电压达1.6 V,最大能量密度达0.89 mWh/cm3,最高功率密度达0.44 W/cm3,为Fe2O3材料在高性能能源储存器件上的应用提供了新的机遇(Adv. Energy. Mater.)。

在此基础上,针对钒氧化物在循环充放电过程中电化学稳定性差的问题,提出一种有效提高钒氧化物储能电极材料容量及循环寿命的新方法--钒价态调控。通过在低电压下(0.7 V)经过不同时间的电化学氧化可调节在钒氧化物中的钒化合价态。该优化过程简单、温和、快速、低能耗,可以允许大面积的电极优化。经过优化后的钒氧化物可以作为高性能超级电容器的正极材料,最高面积比电容达356.8 mF/cm2;而且所制备的钒氧化物电极有着极高的电化学稳定性,经过十万次循环充放电后电容仍能保持100%。通过XPSEELs等技术进行了深入的研究,分析表明价态优化后的钒氧化物能够维持不同价态钒的含量,证明了在充放电循环过程中钒能在不同的价态下进行可逆的转换,从而使得其保持优异的稳定性(Adv. Funct. Mater.)。

三、无机-有机杂化材料合成化学与晶体工程

1)通过后修饰方法,成功将碳酸酐酶的活性位点,即单齿配位的氢氧根引入到一例MAF的孔道表面,实现了在高温和高湿度条件下对二氧化碳和氮气混合气体进行分离(Energy Environ.Sci.)。

2)通过配体设计,合理地修饰和布置一例MAF孔道表面氢键受体与疏水基团的空间位置,通过变压吸附手段,分离乙烯/乙烷混合气体,成功实现一步纯化得到高纯的乙烯(Nat. Commun.)。

3)以MAF框架壁上的低配位数一价铜为催化氧气氧化的活性位点,实现了用氧气分子可控地调控了一例MAF框架的柔性,从而调控该材料的吸附分离性能(Nat. Commun.)。

4)选用了一例已报道的MOF,以其孔道表面上距离合适的三个Fe(II)不饱和金属位点为催化活性位点,分别以乙烯基吡啶,对乙炔基吡啶和对氰基吡啶为单体,成功一步催化他们的三聚关环反应(Nat. Commun.)。

四、金属配合物结构与理论化学

1利用镉盐和吡啶苯甲酸配体构筑了一例新的超微孔配位聚合物,该化合物具有接近孤立的孔穴,既可容纳一对酰胺分子,也允许客体在孔道中扩散。研究表明该化合物的空框架具有最大的固体热膨胀系数(+482/-218 * 10-6 K-1),并且该化合物负载酰胺分子后,其热膨胀系数大小甚至热膨胀各向异性都可被改变。单晶衍射证据显示,孤立的孔穴的一对酰胺分子受热后沿着孔道方向发生热膨胀,从而迫使主体框架改变原有的热膨胀行为(Nat. Commun.)。

2)开发了一种大量并快速合成高结晶度及良好热/化学稳定性的RHO型金属-有机沸石材料MAF-6,综合利用吸附测试,气相色谱分离,接触角测量及穿透实验和分子动力学模拟,首次揭示了该材料独特的内外表面高度疏水性及高效的吸附或分离极性/疏水性不同的有机分子,例如甲醇/乙醇,三甲苯,金刚烷,C6-C10烷烃,二甲苯异构体,饱和/不饱和类似物等JACS

 

2、承担科研任务

概述实验室本年度科研任务总体情况。

本年度实验室承担"973计划"一项,国家杰出青年科学基金一项,国家基金重大项目一项,国家基金重大研究计划一项,国家基金重点项目四项,其他省部级项目多项。

 

 

请选择本年度内主要重点任务填写以下信息:

序号

项目/课题名称

编号

负责人

起止时间

经费(万元)

类别

1

有机分子基框架多孔材料的前沿研究

2012CB821700

苏成勇

2012-2016

3500

“973”计划(973

2

配位聚合物多孔材料

21225105

张杰鹏

2013-2016

280

国家杰出青年科学基金

3

限域空间与表面的分子极化效应与调控

21290173

陈小明

2013-2017

400

国家基金重大项目

4

磁电功能分子晶态材料的结构设计与可控制备

91422302

陈小明

2015-2017

1100

国家基金重大研究计划

5

可见-近红外多模式光调节与光转换金属-有机晶态材料的设计与性能研究

91222201

苏成勇

2013-2016

300

国家基金重点

6

磁响应型分子基晶态材料定向构筑及功能调控

91122032

童明良

2012-2015

240

国家基金重点

7

环糊精功能化无机纳米材料的构建及其介导的肿瘤多靶点治疗研究

21231007

毛宗万

2012-2017

320

国家基金重点

8

新型水氧化催化剂的准备与性质研究

21331007

鲁统部

2014-2019

310

国家基金重点

9

基于n型光阳极与p型光阴极纳米材料的高效光电分解水系统的研制

21461162003

童叶翔

2015-2018

90

国际合作

10

药物结晶化学研究与应用

S2012030006240

鲁统部

2012-2015

130

省基金(团队)

11

新能源材料与清洁利用的若干化学问题

S2013030013474

苏成勇

2013-2018

130

省基金(团队)

12

新型农用稀土发光材料的探索和应用

S2013030012842

王静

2013-2018

30

省基金(团队)

13

具有显著磁热效应与单分子磁体性能的稀土配合物研究

S2013020013002

童明良

2013-2016

30

省基金(重点)

14

具高活性面二氧化钛纳米晶阵列拓扑外延生长和应用研究

S2012020011113

吴明娒

2012-2015

30

省基金(重点)

15

复合双壁纳米管阵列的设计、合成及其电化学储能应用

S2013020012833

李高仁

2013-2016

30

省基金(重点)

16

蓝光LED激发的新型高性能稀土发光材料及规模化制备关键技术

穗科信字[2013]164号

梁宏斌

2013-2015

50

省部科技计划重大项目

注:请依次以国家重大科技专项、“973”计划(973)、“863”计划(863)、国家自然科学基金(面上、重点和重大、创新研究群体计划、杰出青年基金、重大科研计划)、国家科技(攻关)、国防重大、国际合作、省部重大科技计划、重大横向合作等为序填写,并在类别栏中注明。只统计项目/课题负责人是实验室人员的任务信息。只填写所牵头负责的项目或课题。若该项目或课题为某项目的子课题或子任务,请在名称后加*号标注。

三、研究队伍建设

1、各研究方向及研究队伍

研究方向

学术带头人

主要骨干

1、生物无机化学与应用

计亮年

毛宗万,巢晖,王娇炳

2、稀土光电材料合成及其应用

苏锵

童叶翔,梁宏斌,王静,吴明娒

3、配合物合成化学与晶体工程

陈小明

童明良,张杰鹏,叶保辉

4、配合物结构化学与理论化学

苏成勇

鲁统部,张晓丹,匡代彬,赵存元

 

 

 

 

 

2.本年度固定人员情况

序号

姓名

类型

性别

学位

职称

年龄

在实验室工作年限

1

计亮年

研究人员

学士

教授

81

2005

2

毛宗万

研究人员

博士

教授

53

2005

3

巢晖

研究人员

博士

教授

45

2005

4

刘高峰

研究人员

博士

副教授

40

2005

5

谭彩萍

研究人员

博士

副教授

34

2005

6

陈小明

研究人员

博士

教授

54

2005

7

童明良

研究人员

博士

教授

48

2005

8

叶保辉

研究人员

博士

教授

51

2005

9

张杰鹏

研究人员

博士

教授

38

2005

10

倪兆平

研究人员

博士

副教授

36

2005

11

张伟雄

研究人员

博士

副教授

34

2005

12

姜隆

研究人员

博士

副教授

40

2005

13

贾建华

研究人员

博士

讲师

32

2005

14

苏锵

研究人员

学士

教授

84

2005

15

吴明娒

研究人员

博士

教授

52

2005

16

童叶翔

研究人员

博士

教授

52

2005

17

梁宏斌

研究人员

博士

教授

50

2005

18

王静

研究人员

博士

教授

39

2005

19

李高仁

研究人员

博士

教授

38

2005

20

钟玖平

研究人员

博士

讲师

40

2005

21

卢锡洪

研究人员

博士

副教授

30

2013

22

方萍萍

研究人员

博士

副教授

33

2013

23

苏成勇

研究人员

博士

教授

47

2005

24

鲁统部

研究人员

博士

教授

51

2005

25

赵存元

研究人员

博士

教授

53

2005

26

匡代彬

研究人员

博士

教授

40

2005

27

赵晓丹

研究人员

博士

教授

35

2013

28

王娇炳

研究人员

博士

教授

36

2013

29

潘梅

研究人员

博士

教授

39

2005

30

柯卓锋

研究人员

博士

副教授

35

2013

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注:(1)固定人员包括研究人员、技术人员、管理人员三种类型,应为所在高等学校聘用的聘期2年以上的全职人员。(2在实验室工作年限栏中填写实验室工作的聘期。

 

 

3、本年度流动人员情况

序号

姓名

类型

性别

年龄

职称

国别

工作单位

在实验室工作期限

1

曹新医

博士后

38

助理研究员

中国

 

2015.3-2017.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注:(1)流动人员包括博士后研究人员、访问学者、其他三种类型,请按照以上三种类型进行人员排序。(2实验室工作期限在实验室工作的协议起止时间。

四、学科发展与人才培养

1、学科发展

简述实验室所依托学科的年度发展情况,包括科学研究对学科建设的支撑作用,以及推动学科交叉与新兴学科建设的情况。

本年度实验室通过科学研究积极支撑学科发展,2015USNEWS全球大学学术排行榜中,中山大学化学学科全球排名732015年上海交大世界一流大学排名,中山大学化学学科全球排名642015ESI最新数据显示,中山大学化学学科全球排名90。本实验室结合无机、材料等多学科人才,大力推进学科交叉与新兴学科建设。

 

2、科教融合推动教学发展

简要介绍实验室人员承担依托单位教学任务情况,主要包括开设主讲课程、编写教材、教改项目、教学成果等,以及将本领域前沿研究情况、实验室科研成果转化为教学资源的情况。

本年度实验室成员继续承担本科实验教学任务,积极参与面向本科生开设化学前沿进展课程,为本科生介绍相关领域前沿研究情况、实验室科研成果等。同时还开设研究生课程,指导研究生更好的了解本领域前沿研究情况

 

3、人才培养

1)人才培养总体情况

简述实验室人才培养的代表性举措和效果,包括跨学科、跨院系的人才交流和培养,与国内、国际科研机构或企业联合培养创新人才等。

陈小明教授和张杰鹏入选2015年全球ESI高被引用科学家名录。

毛宗万教授入选政府特殊津贴人员。巢晖教授入选国家杰出青年科学基金。姜久兴教授入选国家高层次人才计划青年人才。

张杰鹏教授入选“广东特支计划”百千万工程领军人才。柯卓锋副教授入选“广东特支计划”百千万工程青年拔尖人才。

 

 

2)研究生代表性成果(列举不超过3项)

简述研究生在实验室平台的锻炼中,取得的代表性科研成果,包括高水平论文发表、国际学术会议大会发言、挑战杯获奖、国际竞赛获奖等。

实验室研究生在实验室平台的锻炼中取得多项研究成果:

Zhou Hao-Long, Zhang Yue-Biao, ZhangJie-Peng, ChenXiao-Ming, Supramolecular-jack-like guest in ultramicroporous crystal for exceptional thermal expansion behaviour., Nat. Commun., 2015, 6, 6917.

Wei Yong-Sheng,ZhangMei, LiaoPei-Qin, LinRui-Biao, LiTai-Yang, ShaoGuang, ZhangJie-Peng, Chen, Xiao-Ming, Coordination templated [2+2+2] cyclotrimerization in a porous coordination framework., Nat. Commun., 2015, 6, 8348.

LiaoPei-Qin, ZhangWei-Xiong, ZhangJie-Peng, ChenXiao-Ming, Efficient purification of ethene by an ethane-trapping metal-organic framework., Nat. Commun., 2015, 6, 8697.

 

3)研究生参加国际会议情况(列举5项以内)

序号

参加会议形式

学生姓名

硕士/博士

参加会议名称及会议主办方

导师

1

发表会议论文

廖培钦

博士

第五届亚洲配位化学会议,香港大学

陈小明

2

发表会议论文

周东东

博士

第五届亚洲配位化学会议,香港大学

张杰鹏

3

发表会议论文

邹睿

博士

第三届国际长余晖与光激励发光材料会议

苏锵

4

发表会议论文

周浩龙

博士

2015年太平洋区域国际化学会议

陈小明

 

 

 

 

 

 

注:请依次以参加会议形式为大会发言、口头报告、发表会议论文、其他为序分别填报。所有研究生的导师必须是实验室固定研究人员。

 

五、开放交流与运行管理

1、开放交流

1)国内外学术交流与合作情况

请列出实验室在本年度内参加国内外学术交流与合作的概况,包括与国外研究机构共建实验室、承担重大国际合作项目或机构建设、参与国际重大科研计划、在国际重要学术会议做特邀报告的情况。请按国内合作与国际合作分类填写。

在学术交流方面,2015年度,国内外学者到实验室进行讲学和交流74人次,实验室成员出境访问21次,承担国际合作项目1项。进一步加强了和国际国内交流。

 

2)科学传播

简述实验室本年度在科学传播方面的举措和效果。

本年度实验室积极参与化学节、开放实验室等交流活动,对原有实验室网站进行改版,推进学术传播,取得了较好的效果。

 

 

2、运行管理

1)学术委员会成员

序号

姓名

性别

职称

年龄

所在单位

是否外籍

1

主任:

洪茂椿

研究员

62

构所

2

主任:冯守华

59

吉林大学

3

卜显

51

开大学

4

陈接胜

51

复旦大学

5

陈小

54

大学

6

郭子

54

南京大学

7

54

北京大学

8

52

北京科技大学

9

李亚栋

51

清华大学

10

60

北京大学

11

47

大学

12

张洪

62

长春应化所

13

赵东元

53

武汉大学

14

郑兰荪

61

门大学

15

毛宗万

53

大学

 

2)学术委员会工作情况

请简要介绍本年度召开的学术委员会情况,包括召开时间、地点、出席人员、缺席人员,以及会议纪要。

时间:2015.12.5-7

地点:中山大学

出席人员:陈荣研究员、洪茂椿院士、冯守华院士、赵东元院士、郑兰荪院士、严纯华院士、林建华教授、卜显和教授、陈接胜教授、郭子建教授、姜建壮教授、裘式纶教授、邢献然教授、王丹研究员、陈小明院士、毛宗万教授、苏成勇教授、童明良教授、鲁统部教授、匡代彬教授、李高仁教授、姜久兴教授、张建勇教授、张伟雄副教授、卢锡洪副教授、夏炜副教授、谭彩萍讲师等

缺席人员:

洪茂椿、冯守华院士主持了本次会议。国家基金委化学部陈荣处长、中山大学科研院梁丹副院长出席了会议,梁丹副院长介绍了学校对重点实验室未来发展的期望和设想,并代表学校表达了对重点实验室的支持;随后重点实验室主任陈小明院士就实验室基本情况,研究方向和特色、最近一年研究工作的进展、实验室建设情况、人才培养与学术交流等方面做了汇报。

随后匡代彬教授、李高仁教授、姜久兴教授、张建勇教授、张伟雄副教授、卢锡洪副教授、夏炜副教授、谭彩萍讲师简明扼要的汇报了了工作思路、成果和未来的计划。赵东元院士、郑兰荪院士、冯守华院士等学术委员会委员与青年教师进行了热烈的学术讨论,并针对报告内容给出了许多有益的学术建议。

最后梁丹副院长再次表达了学校对重点实验室的支持,希望重点实验室在现有基础上继续提高学术交流与合作水平,为国家培养优秀人才。

陈小明主任代表实验室对各位委员的对实验室一直以来的支持表示了感谢。本次会议对于如何进一步扩大“生物无机与合成化学教育部重点实验室”的影响,以及今后重点实验室的发展有着重要和深远的意义。

 

3)主管部门和依托单位支持情况

简述主管部门和依托单位本年度为实验室提供实验室建设和基本运行经费、相对集中的科研场所和仪器设备等条件保障的情况,在学科建设、人才引进、团队建设、研究生培养指标、自主选题研究等方面给予优先支持的情况。

本年度中山大学为实验室提供运行费150万元,业务费20万元,保障了实验室正常运转。

 

3、仪器设备

简述本年度实验室大型仪器设备的使用、开放共享情况,研制新设备和升级改造旧设备等方面的情况。

本年度实验室大型设备基本正常运转,部分老旧设备针对其存在的问题进行了维护和更新,升级了D/MAX-2200 X射线粉末衍射仪的探测器,有效提高了测试效率,缓解了粉末表征机时紧张的状况。所有大型设备均开放共享,有效利用了科研资源。