近期，武漢科技大學“超分子材料與分子奈米器件團隊”樑峰教授課題組以合成化學作為基礎和核心，積極拓展與相關學科和領域的交叉融合，在新材料精準化製備和應用研究方向取得進展，發表了多篇高水平研究論文。
利用金奈米顆粒的可塑性，樑峰教授課題組可控制備了低鈀含量的星狀金鈀雙金屬奈米顆粒。通過對金鈀雙金屬奈米星的中間產物的系列表徵，提出了金鈀奈米星“兩步法”的生長機理：即先形成單金屬金奈米球，再以此為核心形成雙金屬金鈀奈米星。由於奈米顆粒中鈀元素的加入，該奈米顆粒不僅能夠高效催化對硝基苯酚（工業廢料）還原為對氨基苯酚（工業原料），還能夠有效催化Suzuki偶聯反應，實現催化劑的多功能化。研究成果 “Au-Pd nanostars with low Pd content : controllable preparation and remarkable performance in catalysis”在《The Journal of Physical Chemistry C》雜誌發表。化學與化工學院2017級博士研究生馬濤是該論文的第一作者。
金鈀雙金屬奈米顆粒的可控制備及多功能催化示意圖
通過將石墨烯氣凝膠引入摻雜有聚多巴胺奈米顆粒（PDA-NPs）的聚（N-異丙基丙烯醯胺）（PNIPAM）網路中，樑峰教授課題組與國家奈米科學中心韓東研究員課題組合作，製備出了一種多功能水凝膠。除了增強的機械效能、良好的導電效能和自粘附效能，製備得到的水凝膠還表現出近紅外和溫度雙響應效能，可以根據需要釋放藥物；並且，在藥物釋放過程中，水凝膠的電阻也隨之變化，因此可以利用電阻變化來實時監測藥物的釋放濃度。這使得其在藥物可控載釋和精準醫療等領域具有潛在的應用價值。研究結果“Temperature/Near-Infrared-Responsive Conductive Hydrogel for Controlled Drug Release and Real-Time Monitoring” 在《Nanoscale》雜誌發表。化學與化工學院2016級博士研究生朱玉亭是該論文的第一作者。
在以農藥為主的農業化學品的實際應用中，促進藥液噴霧在目標作物上的鋪展和沉積對提高農藥使用效率，降低對環境影響具有重要意義。柱芳烴(Pillar[n]arene)是一類新型大環超分子主體。與傳統的大環結構相比，柱芳烴具有高度對稱的剛性骨架結構和獨特的富電子空腔並易於衍生化，在超分子化學領域表現出了重要的應用價值。樑峰教授課題組與華中師範大學李海兵教授課題組合作，利用柱芳烴與農藥分子間的主-客相互作用成功實現了農藥分子矮壯素液滴在疏水錶面上的鋪展和沉積，並表現出優異的選擇性。這一研究探索了超分子化學在農業領域的應用，並對實現農藥的精細利用具有指導意義。研究結果“Pillar[5]arene promoted selective spreading of chlormequat droplets on hydrophobic surface”在《Langmuir》雜誌發表。化學與化工學院2017級碩士研究生餘勝是該論文的第一作者。
此外，該團隊碩士研究生王嬌（導師為陳榮生教授）和曾豔教授團隊合作研究的論文“Catalyst-free fabrication of one-dimensional N-doped carbon coated TiO2 nanotube arrays by template carbonization of polydopamine for high performance electrochemical sensors”在《 Applied Surface Science》雜誌發表。博士後張雄志（合作導師為劉思敏教授）等的研究論文“Host-guest interaction-mediated fabrication of hybrid microsphere-structured supramolecular hydrogel showing high mechanical strength”在《Soft Matter》雜誌發表。
上述論文的第一單位為武漢科技大學省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室。研究工作得到國家高層次人才計劃、國家自然科學基金、湖北省楚天學者計劃、湖北省高等學校優秀中青年科技創新團隊專案、省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室、煤轉化與新型炭材料湖北省重點實驗室、武漢科技大學優秀博士論文培育專案的資助。
論文連結
https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c00031
https://doi.org/10.1039/D0NR01736A
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b03961
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.145301
https://doi.org/10.1039/D0SM00271B