一、CoFeTaBO磁性半导体薄膜的电输运特性研究(课题序号：2018AML02 申请人：朴红光 所在单位：三峡大学）
主要成果
1、 利用 XPS的元素分析研究了 CoFeTaBO 薄膜的组成成分在高压氧环境下的变化，发现厚度为 100 nm 的 CoFeTaBO 薄膜的内部组分不受外界环境的影响，通过实验证明了其较好的微结构稳定性，为CoFeTaBO 薄膜的应用提供了实验依据。
2、 通过对不同氧含量CoFeTaBO 薄膜的磁学特性和电学特性的研究，我们发现利用CoFeTaBO 薄膜中氧含量的调制可以对矫顽力、饱和磁化强度、剩磁等磁学特性和电阻率、磁电阻效应等电学特性进行有效调控，为CoFeTaBO薄膜材料的自旋电子学方面的应用提供了有力证据。
3、 通过建立颗粒膜有效物理模型，对不同氧含量颗粒膜体系进行了深入的研究。同时，利用理论模拟结合实际实验的方法，揭示了不同氧含量对颗粒膜体系电学和磁学方面的影响机理，为CoFeTaBO薄膜材料的磁/电输运方面的研究提供了理论证据。
发表论文与申请专利
(1) 朴红光，贾高萌，王志豪，黄悦华，杨雄波，谭新玉，潘礼庆，李定林，陈满，黄彦良，一种基于磁流变效应的旋转式防冲击电流开关装置，申请时间：2018年5月2日，专利申请号：ZL201810410232.2，公开号： 108735548A，公开日：2018-11-02 （实审）
(2) 朴红光，郑江山，陈澄，马晓萍，潘礼庆，一种基于磁畴壁钉扎与脱钉行为的逻辑器件，申请时间：2019年4月8日，专利申请号：ZL201910277607.7（受理）
(3) 陈澄，黄琳，Sumin Kim，朴红光，Haein Choi-Yim，Dong-Hyun Kim，Co含量对磁性非晶合金Fe(85-x)CoxTi7Hf6B2电学特性的影响，稀有金属（2019.8）（已录用）
(4) 朴红光，陈澄，熊成悦，章晓中，潘礼庆，一种基于非晶态合金型铁磁性半导体材料的设计方法（申请）。
(5) 朴红光，陈澄，熊成悦，章晓中，潘礼庆，一种基于非晶态铁磁合金薄膜的半导体特性转换方法（申请）。
二、锂硫电池硫正极材料的设计、制备及性能研究(课题序号：2018AML03 申请人：刘瑞平 所在单位：中国矿业大学（北京））
Co3O4/S/ACNTs的TEM图像及能谱晶格图
主要成果
1. 设计制备了一系列以氧化钴系为基体的尖晶石相纳米结构，通过采用碳纳米管、石墨烯等构筑导电网络等获得了系列氧化钴/硫基复合材料，其中空结构、三维导电骨架以及氧化钴本身对多硫化锂的催化作 用进一步提高了其作为锂硫电池正极材料的电化学性能，为未来锂硫电池的实用化奠定了研究基础。
2. 通过水热法、热解法、异质原子掺杂、生物质材料再利用等多种制备工艺和改性调控手段，制备出具有较大比表面积，孔隙结构层次丰富的微介孔碳材料。针对锂硫电池充放电循环过程中多硫化锂的穿梭效应，通过结合多级孔结构的物理吸附与异质原子的化学吸附的共同作用，进一步改善基体材料的各项性能，有效改善基体碳材料的导电性能及与硫的结合能力。同时，积极探索成本低廉、工艺简单、易于规模化生产的锂硫电池用多孔碳材料的制备方法，为未来锂硫电池的推广应用奠定基础。
3. 分别以聚环氧乙烷（PEO）和聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVdF-HFP）为基体，通过引入无机纳米颗粒以及聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）与聚乙二醇双丙烯酸酯（PEGDA）形成的交联网络结构，采用紫外光固化法制备了一系列具有互穿/半互穿网络结构的复合聚合物电解质膜。三维网络结构以及无机纳米颗粒的引入可以抑制聚合物基体的结晶，从而改善了聚合物电解质的离子电导率，同时提高了其机械强度，三种电解质均表现出了较好的电化学性能。通过上述研究，期望进一步推动凝胶聚合物电解质的工业化成产及应用进程。
发表论文与申请专利
1) Ruiping Liu*, Fei Guo, Xiaofan Zhang, et al. Novel “Bird-Nest” Structured Co3O4/Acidified Multiwall Carbon Nanotube (ACNT) Hosting Materials for Lithium−Sulfur Batteries, ACS Appl. Energy Mater, 2019, 2(2): 1348-1356.
2) Jiangbin Luo, Yue Dong, Huiqiang Xiaoqin, Hang Liu, Xianfa Rao, Shengwen Zhong, Ruiping Liu*. Hierarchical N/P-Co-Doped Porous Carbon as Host Materials for High-Performance Lithium Sulfur Battery, J Electrochem Soc, 2019, 166 (6): A880-A885.
3) R. Liu*, Zirui Wu, Peng He, Haoyu Fan, et al. A self-standing, UV-cured semi-interpenetrating polymer network reinforced composite gel electrolytes for dendrite-suppressing lithium ion batteries, J Materiomics, 2019.
4) Ruiping Liu*, Ning Zhang, Xinyu Wang, Chenhui Yang, Hui Cheng, Hanqing Zhao. SnO2 nanoparticles anchored on graphene as advanced anode materials for high performance lithium ion batteries. Front. Mater. Sci, 2019 (In Press).
5) Ruiping Liu,* Chao Shen, Yue Dong, Jinlei Qin, Qi Wang, James Iocozzia, Shiqiang Zhao, Kunjie Yuan, Cuiping Han, Baohua Li and Zhiqun Lin*. Sandwich-like CNTs/Si/C nanotubes as high performance anode materials for lithium-ion batteries. J Mater. Chem A., 2018(6): 14797–14804.
6) Ruiping Liu*, Chao Zhang, Xiaofan Zhang, et al. Construction of yolk–shell Fe3O4@C nanocubes for highly stable and efficient lithium-ion storage. Front. Mater. Sci, 2018, 12(4): 361–367.
三、 不同形貌单层WS2的可控制备及光电性能调控 （课题序号：2018AML04 申请人：王钰言 所在单位：北京航空航天大学）
主要成果
（1） 单层WS2可控制备
（2） 卤族掺杂单层WS2— —有效增强自旋轨道耦合作用
（3） 化学可控掺杂WS2场效应晶体管
发表论文与申请专利
Lianqing Dong, Yuyan Wang*, Jiacheng Sun, Caofeng Pan, Qinghua Zhang, Lin Gu, Bensong Wan, Cheng Song, Feng Pan, Cong Wang, Zilong Tang and Junying Zhang*, Facile access to shape-controlled growth of WS2 monolayer via environment-friendly method. 2D Materials, 6, 015007 (2019)。
四、 与材料不同共价结合方式对成骨相关多肽活性影响规律的研究（课题序号：2018AML06 申请人：李晓明 所在单位：北京航空航天大学）
主要成果
通过成骨相关多肽共价修饰材料可以提高材料的生物活性。然而，共价结合可能会影响活性分子性能的发挥。为了制备具有良好成骨活性的骨修复材料，选择合适的共价方式就成为决定材料生物活性的关键。因此，本研究首先采用不同化学方法改性CNTs以向材料表面引入等量的羧基与氨基，再通过EDC/NHS法共价结合不同种类的成骨相关多肽，最终与PLA共混制备复合支架材料。通过评价体外生物学活性，研究CNTs中不同官能团对成骨相关多肽生物活性的影响规律，最终制得具有良好成骨活性的多肽复合支架。主要成果归纳如下：
（1）混酸酸化、硝酸酸化和过氧化氢氧化法均可在CNTs表面连接上羧基，但羧基的引入量并不相同。混酸氧化法引入的羧基含量最多，其氧化性最强，但对CNTs石墨化结构的影响也最为严重。通过酰氯化法、DCC法和HBTU法均能实现乙二胺的接枝，其中酰氯化法接枝的乙二胺最多，因此引入的氨基也最多。对比分析发现，过氧化氢氧化法引入的羧基与DCC法引入的氨基含量最为相近，且改性处理后CNTs的微观结构不存在显著差异，石墨化程度也较为接近。与其他改性法相比，功能化碳纳米管的缺陷量相对较少。
（2）成骨相关多肽会改善支架材料的亲水性，对于同种功能化CNTs，BMP-2多肽修饰的复合支架能更好地改善材料亲水性。对于同种成骨相关多肽，含氨基化CNTs的多孔支架比含羧基化CNTs的多孔支架具有更好的亲水性。
（3）ALP活力实验证实，通过共价方式与成骨相关多肽结合，能保留多肽的生物活性，且因较强的结合力，使多肽能在材料内存在较长时间。
（4）对于同种功能化CNTs，RGD多肽修饰的复合支架比含BMP-2多肽的支架更能提升材料的蛋白吸附能力。对于同种成骨相关多肽，含氨基化CNTs的多孔支架比含羧基化CNTs的多孔支架具有更好的蛋白吸附能力。
（5）体外细胞实验表明，对于含有相同官能团的功能化CNTs，成骨相关多肽的种类对共价结合后多肽的生物活性无影响。但对于同种成骨相关多肽，含氨基化CNTs的多肽支架在体外更能发挥多肽的生物性能，从而调控MC3T3-E1细胞的粘附、增殖、分化以及矿化。
发表论文与申请专利
1. 贺唯, 樊瑜波*, 李晓明*. 骨修复材料活性机制和应用的最新研究进展. 中国修复重建外科杂志2018; 32(9): 1107-1115.
2. Jie Liao, Shuai Wu, Kun Li, Yubo Fan, Nicholas Dunne, Xiaoming Li *. Peptide-modified bone repair materials: Factors influencing osteogenic activity. Journal of Biomedical Materials Research Part A 2019; DOI: 10.1002/jbm.a.36663.
3. Dandan Hou, Xuewei Bi, Zhinan Mao, Yubo Fan, Xiangming Hu, Xiaoming Li *. Biomaterials research of China from 2013 to 2017 based on bibliometrics and visualization analysis. PeerJ 2019; DOI: 10.7717/peerj.6859.
4. Jinhai Guo, Shukun He, Yunhu Tu, Yi Zhang, Zhule Wang, Shizhou Wu, Fuguo Huang, Wei He, Xiaoming Li *, Huiqi Xie *. A stable large animal model for dural defect repair with biomaterials and regenerative medicine. Tissue Engineering Part C-Methods 2019; Accepted.
五、 协同效应对氢掺杂光子晶体材料光催化性能影响的机理研究 （课题序号：2018AML08 申请人：常月 所在单位：北京科技大学 ）
主要成果
本项目致力于解决传统二氧化钛在光催化水分解产氢中遇到的量子效率和光捕获效率低的问题。研究中利用了一个有趣的构效关系来改善二氧化钛基光催化材料的催化效率。
采用光沉积和氢热处理法成功制备了一系列氢处理的Au/3DOM-TiO2材料，并对其进行XRD、SEM、TEM、XPS等一系列表征。通过所合成材料的氢气程序升温还原的结果发现三维有序大孔结构和金单质能够促进二氧化钛材料的氢化。对不同孔径对材料光解水产氢性能影响进行研究，发现光子晶体的慢光区域与催化剂的电子吸收边匹配时，材料发生慢光增强效应，可以提高材料的光吸收效率。研究金负载和氢化对催化剂催化活性影响中发现单质金沉积和氢化作用可以增加光生电子空穴对的分离效率，降低复合效率。进一步研究发现氢溢流作用对材料电子结构影响发现局部电子场增强，表面能带弯曲和中间价态的产生都有利于材料的光生电子更多参与到光解水产氢反应。因此在本项目中新型氢化Au/3DOM-TiO2光催化材料的成功制备归因于3DOM结构和Au的氢溢流效应协同作用，材料的性能增强归因于3DOM结构的慢光效应和氢溢流作用下的能带工程协同作用。
发表论文与申请专利
《Hydrogen Treated Au/3DOM-TiO2 with Promoted Photocatalytic Efficiency for Hydrogen Evolution from Water Splitting》Applied catalysis B: Environmental under review.