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石墨烯是材料科學領域的一顆迅速崛起的明星，開啟了二維材料的大門。作為納米光電子器件廣泛使用的理想電極材料，石墨烯除了具有優(yōu)異的彈性和剛度外，還具有最高的載流子遷移率(104-105 cm2 V-1 s-1)。然而，石墨烯作為一種典型的半金屬材料，它的零帶隙極大地限制了其在半導體工業(yè)的應用。自石墨烯被發(fā)現以來，它的零帶隙一直是世界范圍內最具挑戰(zhàn)性的難題之一。  多年來，人們一直致力于解決這一關鍵問題，最主要的打開石墨烯帶隙方法可以概括為下面兩種。第一種是通過摻雜、吸附、襯底相互作用、外加電場、應變、建立二維異質結等方法直接打開石墨烯的帶隙。不幸的是，在打開石墨烯帶隙的同時，保持其具有超高載流子遷移率的線性電子色散的多種嘗試，至今仍未成功。第二種方法是開辟新的路徑，尋找新的具有超高載流子遷移率（線性色散）的二維材料，如二硫化鉬、硅烯、鍺烯和磷烯等，它們構成了新的二維材料家族。遺憾的是，迄今還沒有發(fā)現任何具有類似石墨烯線性電子色散和超高載流子遷移率的二維半導體。 北京大學物理學院史俊杰教授及其研究團隊注意到：鈣鈦礦材料具有多樣的組成和結構，如ABX3(具有三個不同原子位置的三維結構)、A'2[An-1BnX3n+1] (二維Ruddlesden-Popper型結構)、A'[An-1BnX3n+1] (二維Dion-Jacobson型結構)、A'2An-1BnX3n+3(二維111型結構)和AnBnX3n+2(二維110型結構)等，為材料設計提供了一個理想和龐大的平臺。此外，鈣鈦礦結構中陽（陰）離子價態(tài)的劈裂和置換，陽（陰）離子的混合等，為組分工程提供了更多的可能性，從而極大地調節(jié)了所設計的鈣鈦礦材料的電子結構（帶隙和電子色散）及物理、化學性質，為尋找具有新奇性質的材料開辟了一條新的道路。圖注：左圖為二維Ca3Sn2S7鈣鈦礦結構示意圖，中圖為它的三維線性色散能帶圖（帶隙0.5 eV），右圖為它的光吸收系數，并與光伏明星材料MAPbI3及Si的光吸收系數作對比。 最近，他們在硫化物鈣鈦礦的研究中，意外發(fā)現了一種新奇的穩(wěn)定且環(huán)境友好的二維鈣鈦礦半導體Ca3Sn2S7材料，它具有類似石墨烯的線性Dirac錐電子色散，直接的本征準粒子帶隙0.5 eV，超小載流子有效質量0.04m0，室溫下載流子遷移率高達6.7×104 cm2V-1s-1，光吸收系數高達105 cm-1（超越鈣鈦礦光伏明星材料MAPbI3）, 從一個全新的角度實現了打開石墨烯帶隙的夢想。該研究將會為二維鈣鈦礦材料的設計和研發(fā)提供新的思路，并進一步促進半導體產業(yè)的發(fā)展。

采用核技術方法，利用高能離子束輻照，對PtPb/Pt二維納米片進行了原子尺度結構調控和修飾，極大地提高了納米片的催化活性。在線輻照和原位透射電子顯微鏡（TEM）結果表明：通過入射高能離子與納米片中靶原子相互作用，精確地控制納米片微觀結構的變化，利用鍵長變化和電子軌道雜化等機制來修飾表面原子的電子結構，從而增加催化反應活性位點，增強催化性能。同時，通過調節(jié)入射離子的劑量大小，可以有效地控制缺陷產生的數量及演化，得到具有不同催化活性的PtPb/Pt二維納米片材料。

化學化工學院婁永兵教授課題組在國際頂級期刊《ACS Nano》上發(fā)表題為“MoS2-Stratified CdS-Cu2?xS Core?Shell Nanorods for Highly Efficient Photocatalytic Hydrogen Production”（二硫化鉬層化硫化鎘?硫

合成了一個具有光敏性的三苯胺橋聯(lián)的三腳架型鉑配合物Pt-tripod，在體外和體內都表現出高潛力的DNA靶向光動力治療抗腫瘤效果。機制研究表明，通過光照，Pt-tripod可以誘導細胞產生ROS并快速損傷DNA，也包括G-四鏈體DNA（Chem. Eur. J, 2017, 23: 16442–16446.）。在前期研究的基礎之上，毛宗萬教授研究團隊在鉑配合物Pt-tripod與G-四鏈體的NMR結構解析上取得了突破性進展。實驗研究發(fā)現，Pt-tripod能特異性靶向混合I型人體端粒G-四鏈體DNA，并能顯著抑制端粒酶的活性。利用NMR方法深入探索了Pt-tripod與人體端粒G-四鏈體DNA序列Tel26的動態(tài)結合。NMR實驗表明，Pt-tripod可以逐漸誘導人體端粒G-四鏈體Tel26形成多個“Pt-tripod-Tel26”復合物，包括單體、二聚和多聚G-四鏈體與Pt-tripod的復合物。研究團隊確定了其中兩個復合物的NMR結構，分別是1:1和4:2 Pt-tripod-Tel26復合物結構。鉑配合物與G-四鏈體復合物的結構信息為設計合成特異性靶向混合型人體端粒G-四鏈體的鉑合物提供了結構基礎，同時對研究G-四鏈體DNA與小分子的動態(tài)結合以及小分子誘導多聚體G-四鏈體高級結構的形成具有指導性意義。

本發(fā)明涉及納米材料、催化及分析化學領域，具體包括一種基于多肽作生物模板合成二氧化錳納米片的制備方法及其在催化及分析化學方面的應用。該方法利用多肽的納米結構特征及其官能團的性質，將多肽與二價錳離子混合，加入氫氧化鈉后常溫反應以使二氧化錳納米片在多肽的穩(wěn)定下生成。該材料具有仿酶催化特性，使其在分析化學、環(huán)境工程和催化領域有著廣闊的應用前景。該方法以生物材料為模板，制備工藝簡單，反應條件溫和環(huán)保，納米結構易控。

跨臨界 CO2 熱泵系統(tǒng)可廣泛應用于生活熱水供應、采暖和工業(yè)干燥等諸多領域，同時在環(huán)境保護方面有很大的優(yōu)勢，且節(jié)能效果較好。隨著國家政策的傾斜，我國對 CO2 熱泵技術研究的不斷深入, CO2 熱泵熱水器在我國將會有很好的發(fā)展前景。目前，西安交通大學與萬寶、美的、格力等公司均有熱泵熱水器及其壓縮機方面的合作項目。 隨著人們對環(huán)境問題日益關注，自然工質作為制冷劑的研究方向逐漸成為制冷行業(yè)新的研究熱點。由于 CO2 具有較好的熱物理性質，因此 CO2 作為制冷劑的制冷、制熱技術也在逐步走向成熟。對 CO2 壓縮機的研究主要是一些國外壓縮機生產企業(yè)，比如日本的 SANYO、MYCOM、DAINKIN 公司，意大利的 DORIN 公司等國際知名公司。而對于跨臨界 CO2 熱泵熱水器的研究，日本的多家公司走在了世界的前列，并于 2001 年將小型家用 CO2 熱泵熱水器投入了市場。而對于商用 CO2 熱泵熱水器的研究和開發(fā)，在國內外尚未有成熟機型的出現。

本發(fā)明公開了一種通過中間載金有效提高分枝結構二氧化鈦納米線薄膜光催化活性的方法，包括如下步驟：在雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得反應液Ⅰ；將金屬鈦板浸沒于反應液Ⅰ中，反應12~72小時；取出金屬鈦片，用去離子水清洗，干燥，熱處理0.5~5小時；在去離子水中添加氯金酸和甲醇，得反應液Ⅱ；將熱處理后的金屬鈦片浸沒于反應液Ⅱ中，通過紫外光照射后，再浸沒于硫酸溶液中，反應12~72小時，用去離子水清洗、干燥，獲得分枝結構二氧化鈦納米線薄膜。本發(fā)明采用中間載金的方法，有效增加了納米金顆粒與二氧化鈦接觸面積，顯著提高了薄膜的光催化活性。

本發(fā)明公開了一種基于 g-氮化碳復合的二氧化鈦光觸媒活性炭的制備方法，包括：(a)將鈦酸酯和醇的溶液，向該溶液中加入 g-氮化碳顆粒，攪拌均勻后獲得混合溶液；(b)將混合溶液放置到高壓釜中執(zhí)行反應，接著自然冷卻至室溫并收集反應產物，由此制得負載有 g-氮化碳顆粒的二氧化鈦顆粒；(c)將該復合二氧化鈦顆粒分散在去離子水中并配置乳濁液，然后將椰殼活性炭浸泡在該乳濁液中，搖蕩烘干即得到具備可見光響應特性的二氧化鈦光觸媒活性炭產品。通過本發(fā)明，可制得擁有可見光響應特性、平均粒徑為 5～7 納米的二氧化鈦顆粒