首页 > 行业资讯 > 中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员课题组工作简介

中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员课题组工作简介

时间：2023-01-09 来源： 浏览：

中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员课题组工作简介

X-MOL资讯
X-MOL资讯

X-molNews

“X-MOL资讯”关注化学、材料和生命科学领域的科研，坚持“原创、专业、深度、生动”。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的最新论文，支持个性化浏览。

收录于合集

朱英杰研究员简介
朱英杰，男，理学博士、研究员、博士研究生导师。1992年和1994年分别于中国科学技术大学获硕士学位和博士学位；1994年至1997年在中国科学技术大学任讲师和副教授；1997年至2002年在国外从事科研工作，包括加拿大Western Ontario大学访问学者、德国Fritz-Haber马普研究所洪堡学者、美国Utah大学博士后、美国Delaware大学博士后。2002年入选中国科学院 “引进国外杰出人才”回国工作，并在2005年项目终期评估中获得优秀奖（比例小于20%）；2006 年入选“科学中国人年度人物”；2007 年入选上海市“优秀学科带头人”；2008 年获中国科学院“朱李月华优秀教师奖”；2009 年获上海市自然科学奖一等奖（排名第二）；2010 年获安徽省自然科学奖二等奖（排名第三）；2014年获中科院上海硅酸盐研究所“所长特别奖”和“最快进步奖”；6次获中科院上海硅酸盐研究所“优秀导师奖”。目前担任 Molecules, Current Nanoscience, Recent Patents on Nanotechnology 等7种国际学术期刊编委。承担并完成了中国科学院“引进国外杰出人才”项目、国家自然科学基金、上海市基础研究重点项目、上海市优秀学科带头人计划、上海市纳米科技专项等多个科研项目。
主要研究方向为纳米生物材料。已发表SCI论文约400篇，包括 Chemical Reviews, Chemical Society Reviews, Advanced Materials, Advanced Energy Materials, Journal of American Chemical Society, ACS Nano, Advanced Functional Materials, Angewandte Chemie International Edition, Biomaterials, Chemical Engineering Journal, Journal of Materials Chemistry A, Small, Nano Research, ACS Applied Materials & Interfaces 等国际权威期刊。出版了题为“ Fire-Resistant Paper: Materials, Technologies, and Applications ”的英文学术专著（CRC Press），出版了4本英文专著的章节。申请发明专利79项，获授权发明专利71项，其中1项美国专利获得授权。
发表的论文被引用超过20000次，其中被引用超过100次的论文有44 篇、被引用超过200 次的论文有12 篇、被引用超过300 次的论文有7 篇，被引用超过400 次的论文有5篇，被引用超过500 次的论文有4篇，单篇最高被引630次。曾7次入选Elsevier 发布的“中国高被引学者榜”。发表的多篇论文入选“非常重要论文”、“高引用论文”、“热点论文”、“封面论文”、“ACS编辑们选择论文”、“阅读次数最多论文”。
培养博士后3人、博士28人、硕士8人，另有多名硕士和博士研究生在读。培养的研究生荣获多项荣誉奖励，包括“中国科学院院长优秀奖”、“研究生国家奖学金”、中国科学院“朱李月华优秀博士生奖”、“中国科学院优秀毕业生”、“上海市高等学校优秀毕业生”、“上海市研究生优秀成果奖”、“严东生奖学金特等奖”等。

朱英杰研究员。图片来源：中国科学院上海硅酸盐研究所
下面以朱英杰研究员课题组的代表性研究工作简要介绍该课题组近年来所取得的研究成果。
1. 独创发明了基于羟基磷灰石超长纳米线的新型耐火纸 
纸是中国古代四大发明之一。纸的发明结束了古代简牍繁复的历史，极大地促进了人类文化和科技的传播与发展。即使是在当今科技高速发展的电子信息时代，纸仍然是人们日常工作和生活离不开的多用途产品。传统纸以树木等植物纤维作为原料制成，植物纤维主要成分是纤维素，所以纸易燃烧。俗话说“纸包不住火”。火就是纸的天敌，一旦遇到火灾，对于记载着人类文明智慧结晶的书籍和纸质文物来说，都是灭顶之灾。在人类漫长的历史长河中，无数珍贵的纸质文物和书籍在火灾中被焚毁，这也是许多世纪以来众多纸质文物损毁消失的一个主要原因。此外，造纸需要消耗宝贵的树木等自然资源，造纸过程也会造成环境污染。 
要寻找合适的材料制造耐火纸，自然会想到采用无机非金属材料来替代易燃的有机植物纤维，因为很多无机非金属材料都可以耐高温、不燃烧。但是遗憾的是，无机非金属材料一般又脆又硬，所以不能用来制造柔软的耐火纸。在众多的无机非金属材料中，羟基磷灰石材料具有独特之处。羟基磷灰石是一种天然矿物质，它是一种典型的生物材料，与我们的身体有着千丝万缕的联系，它是人体骨骼和牙齿的主要无机成份，牙釉质中羟基磷灰石的含量高达90 %以上，骨骼中羟基磷灰石的含量约为70 %。因为是人体中存在的生物材料，所以羟基磷灰石具有优良的生物相容性，并且环境友好。羟基磷灰石本身呈现优质的白色，熔点高，耐高温，不燃烧。但是，遗憾的是通常羟基磷灰石材料就像牙齿和骨骼一样又硬又脆，并不适合用来制造柔软的耐火纸。 
从2008年开始，朱英杰团队一直致力于羟基磷灰石纳米材料及其在生物医学领域的应用研究。2013年，朱英杰团队通过大量的实验，发展了一种独特的制备方法，人工合成出羟基磷灰石超长纳米线，其直径只有大约10纳米，相当于人头发丝粗细的大约万分之一。在高倍扫描电子显微镜下，这些羟基磷灰石超长纳米线可以自然弯曲，看上去就像又长又软的面条一样，具有良好的柔韧性，这就可以解决羟基磷灰石材料的高脆性难题。朱英杰团队采用羟基磷灰石超长纳米线作为原料，研制出新型耐火纸，具有高柔韧性，可以任意卷曲，呈现优质的白色，环境友好，不像传统纸那样需要漂白；最神奇的是，它耐高温，不燃烧，即使在1000 ℃的高温下耐火纸仍然可以保持其完整性；该耐火纸可以书写以及采用打印机彩色打印，有望应用于书籍和重要文件例如档案的长久安全保存。此外，新型耐火纸还具有其它多种用途，在多个领域具有良好的应用前景。该新型耐火纸的原料羟基磷灰石超长纳米线可采用普通的化工原料人工合成，不需要消耗树木等宝贵的自然资源，新型耐火纸的整个制造过程环境友好，不会对环境造成污染，具有良好的产业化应用前景。 

图1. 朱英杰研究员团队制备的高柔韧性羟基磷灰石超长纳米线以及新型耐火纸，该耐火纸可应用于书写和彩色打印，有望应用于档案等重要文件的长久安全保存
朱英杰团队采用羟基磷灰石超长纳米线作为构建材料，已成功研制出20多种具有不同功能的新型耐火纸，包括耐火“宣纸”、耐高温标签纸、防水耐火纸、抗菌耐火纸、多模式防伪耐火纸、发光耐火纸、防水导电耐火纸、催化耐火纸、防水磁性耐火纸、火灾自动报警耐火壁纸、光热耐火纸、仿生光热超疏水纸、耐高温电池隔膜、防火光（电）缆耐火包带、密写纸、光驱动耐火纸、雾霾空气PM2.5高效过滤纸和防雾霾口罩、水净化过滤纸、生物医用纸、抗菌医用纸、快速检测试纸等。相关研究工作在 Advanced Materials, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Chemical Engineering Journal, Small, Journal of Materials Chemistry A, Nano Research, ACS Applied Materials & Interfaces 等国际权威期刊上发表了80余篇论文，并授权20余项发明专利。相关研究成果受到国内外的广泛关注和大量报道，国内例如中央电视台CCTV1、CCTV4、CCTV13、CCTV证劵资讯、《人民日报》、《光明日报》等等，国外如 Materials Today, Nano Today, Chemistry Views, Chemical & Engineering News, Decoded Science, the American Ceramic Society, Chemical Engineering, International Daily News, New York Pos t 等等众多期刊和媒体都予以了报道。 
2. 发展了快速、节能、环境友好的微波辅助离子液体法等微波合成方法，并将这些方法应用于多种纳米材料的快速制备及纳米结构的形貌尺寸调控 
微波加热具有快速的优势，可大大提高材料的制备效率，并节省能源。近年来，微波在化学合成和材料快速制备等研究领域显示出巨大的应用潜力，预期未来微波在众多领域具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。 
自2003年以来，朱英杰研究员团队一直致力于纳米材料的微波合成化学研究，发展了多种快速、节能、环境友好的微波合成方法并应用于多种纳米材料的快速制备及结构、形貌和尺寸的调控，取得了一系列创新研究结果。其中代表性研究工作包括：（1）创建了快速、节能和环境友好的微波辅助离子液体法；（2）建立了基于固-液反应机理的快速制备纳米材料的微波多元硫醇还原新方法；（3）发展了微波辅助层状前驱物转化法用于非层状结构二维纳米材料的快速制备；（4）发展了有机/无机纳米复合材料的微波原位同步快速制备方法，解决了纳米颗粒严重团聚和分散性差等难题，与传统加热法比较，该方法可以节省时间达到一个数量级以上；（5）发展了多种纳米生物材料和磁性纳米材料的微波快速制备方法；（6）在微波辅助纳米结构自组装等方面也开展了一系列研究工作。相关微波快速合成纳米材料及其应用的研究工作在国际SCI期刊上发表论文100余篇，并获得多项发明专利授权。有关微波辅助离子液体法快速制备纳米材料的论文（ Angew. Chem. Int. Ed. , 2004 , 43 , 1410）受到审稿专家的高度评价，入选“热点论文（Hot Paper）”和“高引用论文（Highly Cited Paper）”，该论文已被引用520次。
基于在微波快速合成纳米材料领域的大量研究工作及国际影响力，朱英杰研究员等撰写的题为“Microwave-assisted Preparation of Inorganic Nanostructures in Liquid Phase”的综述论文在美国化学会权威期刊《化学评论》（ Chem. Rev ., 2014 , 114 , 6462-6555）上发表。该论文详细综述和讨论了近年来微波制备纳米材料研究领域的主要进展，并按照溶剂和材料种类进行了详细的分类综述和讨论，对微波加热和传统加热的不同效应进行了比较，对一些热点问题尤其是存在争议的微波加热机理问题做了详细探讨，并对该研究领域未来的发展趋势和重要发展方向进行了展望。该论文发表后受到了国际同行的广泛关注，发表后不久即入选 Chemical Reviews 2014年7月“Most Read Article”并且排名第一；并且2014年8月连续第二次入选“Most Read Article”。该综述论文阅读量达到约4万次，已被引用570次。

图2. 朱英杰研究员团队在 Chemical Reviews 上发表微波快速合成纳米材料的综述论文
此外，朱英杰研究员等应邀为3本英文专著撰写了章节，包括2022年Elsevier 出版的 Encyclopedia of Nanomaterials （纳米材料百科全书）撰写一章，题为“Microwave Synthesis of Nanomaterials”（纳米材料的微波合成）；应邀为Springer-Verlag出版的 Nanoscience and Its Applications in Biomedicine （纳米科学及其在生物医学中的应用）撰写一章，题为“Microwave-assisted Synthesis and Processing of Biomaterials”（生物材料的微波辅助合成与处理）；应邀为USTC出版的专著 One-Dimensional Nanostructures, Concepts, Applications and Perspectives （一维纳米结构，概念、应用和展望）撰写一章，题为“Microwave-assisted Rapid Preparation of One-dimensional Nanostructures”（一维纳米结构的微波辅助快速制备）。
3. 发展了以含磷生物分子作为绿色磷源合成磷酸钙纳米材料的方法
磷酸钙包括羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿等硬组织的主要无机成分，具有良好的生物相容性，广泛应用于硬组织缺损的修复和替换、药物和基因载体、医学成像等生物医学领域。
近年来，朱英杰研究员团队在磷酸钙纳米材料及其生物医学应用领域开展了大量研究工作，并在国际学术期刊上发表了约100篇论文，并申请了多项发明专利。其中一个代表性研究工作是发展了含磷生物分子作为绿色磷源微波辅助快速合成磷酸钙纳米材料的方法，并利用多种含磷生物分子例如三磷酸腺苷、1,6-二磷酸果糖、磷酸肌酸、胞苷-5’-磷酸、磷酸吡哆醛、核黄素磷酸钠等作为磷源，并结合微波辅助水热法快速合成了多种磷酸钙纳米材料，并对其物相、形貌、尺寸和自组装进行调控，研究了所制备磷酸钙纳米材料的生物医学应用。磷酸钙材料的合成通常是采用无机钙盐和无机磷酸盐在溶液中直接反应而获得，但由于钙离子和磷酸根离子以自由离子的形式存在于反应溶液中，容易发生快速化学反应，磷酸钙的成核和生长速率较快，因而产物的结构、形貌和尺寸难以控制。与无机磷酸盐作为磷源相比，采用含磷生物分子作为磷源具有明显的优势：首先，磷源以磷酸基团的形式存在于含磷生物分子中，而在前驱体溶液中不含有自由的磷酸根离子，因此可以避免磷酸钙的快速成核和生长；其次，溶液中磷酸根离子的浓度由含磷生物分子的水解速率来控制，含磷生物分子一般需要一定的条件例如在水溶液中加热才能发生水解形成磷酸根离子，这些水解条件可以被用来控制含磷生物分子的水解速率从而控制产物的结构、形貌和尺寸；第三，含磷生物分子的水解是一个渐进的过程，因此可以避免磷酸钙的快速成核和生长；另外，含磷生物分子及其水解产物具有良好的生物相容性，对磷酸钙纳米结构的成核和生长具有调控作用。所制备的磷酸钙纳米材料具有良好的生物相容性、高药物/蛋白装载量和优良的缓释和pH响应释放性能，在生物医学领域具有良好的应用前景。2014年6月3日Wiley-VCH Materials Views 以“含磷生物分子：合成磷酸钙纳米结构材料的新型绿色磷源”为题对朱英杰团队的研究工作做了亮点报道。
基于在磷酸钙纳米材料制备及其生物医学应用领域的研究工作基础，朱英杰研究员团队与美国北卡罗来纳大学教堂山分校Leaf Huang教授团队合作撰写的综述论文“Biomolecule-Assisted Green Synthesis of Nanostructured Calcium Phosphates and Their Biomedical Applications”在英国皇家化学学会的国际著名学术期刊《化学学会评论》（ Chem. Soc. Rev ., 2019 , 48 , 2698–2737）上发表，并入选该期刊的前外封面论文。该论文详细综述和讨论了生物分子在磷酸钙纳米生物材料形成过程中的重要作用以及磷酸钙纳米材料在生物医学领域的应用，讨论了具有良好生物相容性的各种生物分子用于合成磷酸钙纳米材料并调控其结构、形貌、尺寸、自组装和表面性质的作用机理，并将生物分子的作用作了分类总结。该综述论文还对相关研究领域未来的发展趋势进行了展望，并提出了未来重要的发展方向。

图3. 朱英杰研究员团队等在 Chemical Society Reviews 发表综述论文，并入选前外封面论文
4. 发展了油酸钙前驱体溶剂热法，并制备出大尺寸仿生有序结构羟基磷灰石生物材料，在生物医学领域具有良好的应用前景
羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成份，具有优良的生物相容性，在生物医学领域具有广泛的用途。脊椎动物的牙釉质是由高度有序羟基磷灰石晶体组成的。然而，脊椎动物骨骼和牙齿在体内的生物矿化是一个非常缓慢的过程，通常需要很多年，因此模仿牙釉质和骨的生长过程是一个巨大的挑战。近年来，研究者采用有机分子、模板或衬底等辅助手段合成羟基磷灰石有序结构，但这些合成方法具有一定的局限性，例如，所制备的羟基磷灰石有序结构因为尺寸较小而不适合于实际应用，而且去除硬模板或衬底容易造成有序结构的损坏。由于制备上的困难，尺寸大于100微米的高度有序结构羟基磷灰石仿生材料的报道很少。
为了解决以上难题，朱英杰研究员团队发展了油酸钙前驱体溶剂热法，成功地合成出大尺寸（亚厘米级）羟基磷灰石微米管有序阵列结构仿生生物材料，该仿生材料模仿牙齿的结构，因此在牙和骨等硬组织缺损修复领域具有良好的应用前景。该研究工作发表在 Chemistry - A European Journal 上（ Chem. Eur. J ., 2014 , 20 , 7116-7121），并获得1项发明专利授权。

图4. 朱英杰团队制备的三维大尺寸羟基磷灰石微米管有序阵列仿生材料
该研究工作引起了国际上的关注和兴趣，并得到了多次亮点报道。例如，2014年5月12日Wiley-VCH Materials Views (China) 以“人工合成羟基磷灰石有序阵列取得突破进展”为题对该研究工作做了亮点报道。该文指出，这一新方法可以合成毫米级大尺寸高度有序羟基磷灰石微米管阵列，这种材料模仿了牙釉质的结构，因此对牙科病人来说具有重要的意义……由于通过该技术制备的羟基磷灰石高度有序仿生材料具有微管结构，它可以提供空间和通道装载药物、生长因子或抗生素等客体分子，用于植入手术后的消炎、抗菌和治疗等；而且还有利于动物软组织在生物分子水平与材料紧密结合并嵌入生长进入管状结构内部。因此，这一制备技术和所制备的仿生材料在牙齿和骨硬组织缺损修复领域具有良好的应用前景。
朱英杰团队在基于羟基磷灰石纳米材料的仿生设计合成和应用领域做了大量研究工作，在 Advanced Functional Materials, ACS Nano, Chemical Engineering Journal, Nano Research, ACS Applied Materials & Interfaces 等国际权威期刊上发表了多篇论文。
以上为朱英杰研究员课题组近年来具有代表性的研究工作，其它有关纳米结构有序自组装、药物缓释控释、骨缺损修复、皮肤创伤愈合、太阳能海水淡化、污水净化、污染空气净化、高安全耐高温电池材料等更多研究工作的简介，请参考该课题组网页：http://www.sic.cas.cn/kybm/bio/zyj/jj/
此外，该课题组欢迎有志于科研并对其研究方向感兴趣的同学联系报考硕士/博士研究生以及博士后岗位。
导师介绍
朱英杰
http://www.sic.cas.cn/kybm/bio/zyj/jj/
https://www.x-mol.com/university/faculty/16314

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息