趙建社[西北大學物理無機化學研究所副所長]

趙建社[西北大學物理無機化學研究所副所長]
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趙建社,男,理學博士,教授,博士生導師。1955年2月出生,陝西省臨潼縣人。現任物理無機化學研究所副所長,獲準西北大學“112人才工程”人才,中國化學會會員,陝西省複合材料學會理事,陝西省化學會無機化學專業委員會副主任。

研究方向

主要從事鈦鋯釩異核雙金屬配合物及TiSiCN陶瓷薄膜的製備與性能研究,納米級金屬及化合物的合成研究,含硫席夫鹼過渡金屬配合物的合成及抑菌抗癌活性研究,過渡金屬多吡啶配合物的合成及晶體結構研究,後過渡金屬聚烯烴催化劑的設計合成與活性研究,酞菁類配合物的設計合成及其對鋰/亞硫醯氯電池體系的催化性能研究,石油、天然氣與鈾相互作用成礦研究。主持國家青年科學基金1項,國家自然科學基金3項,教育部留學回國人員科研啟動基金1項;主持陝西省自然科學基金、陝西省高校重點實驗室重點科研基金、陝西省教委科研基金、陝西省教育廳專項科研計畫項目課題等13項,參與國家重點基礎研究發展計畫(973計畫)項目1項。西北大學第2個“長江學者和創新團隊”成員之一。主講General Chemistry(雙語教學),參與編寫《中級無機化學》等教材,發表學術論文100餘篇,在權威期刊發表論文48篇,SCI收錄48篇,曾獲得陝西省優秀自然科學論文2等獎。
在法國攻讀博士學位期間,主要從事於鈦鋯釩異核雙金屬配合物及用MOCVD法(金屬有機化學氣相沉積法)製備TiVCN陶瓷薄膜的研究。在國際上首次製得了Cp2V(μ-η2:η4PhC4Ph)M Cp’2(M=Ti,Zr;Cp’=C5H5,C5H4Me,C5H4tBu,C5H4SiMe3)([Zr,V])等9個化合物單晶,測定了晶體結構。[Zr,V]是鋯和釩間的第一個異核雙金屬配合物,首次發現了C=C-C=C骨架中,中間兩個C原子是四配位的平面結構。用核磁跟蹤技術發現了這類化合物的兩種合成反應機理。這一研究工作已在Chem.Eur.J.,﹑Organometallics,﹑Chem.Commun.及第33屆國際配位化學會議等刊物上發表論文6篇。得到了材料化學專家Patrick Cassoux教授的高度評價和肯定。用MOCVD法用Cp2V和CpTiCl2N(SiMe3)2作源,在矽、鋼等基質上製備了TiVCN陶瓷薄膜;此項研究學術思想新穎,在這一領域屬於開創性的工作。
長期從事無機化學教學工作,講授“無機合成化學”,“配位化學”,“金屬有機化學”,“高等無機化學”,“化學文獻查閱”,“General Chemistry”“普通化學”,“普通化學實驗”,“無機化學實驗”,“中級無機化學實驗”和“材料化學實驗”,2000年被評為西北大學1999-2000教學年度優秀教師稱號,並獲得“505”獎勵基金一等獎。2001年被西北大學黨委評為優秀共產黨員。

個人經歷

1974年10月-1977年8月西北大學化學系有機催化專業,畢業
1981年6月-1981年9月南京大學化學系“全國第二屆配位化學講習班”,結業
1981年9月–1984年7月進修西北大學化學系無機化學碩士學位課程
1987年10月-1988年6月廣州外國語學院出國人員培訓部法語專業,結業
1988年10月-1990年1月法國Toulouse配位化學實驗室,公派進修生
1994年10月-1996年9月西北大學化學系分析化學專業,在職博士生
1996年10月-1998年8月法國Paul Sabatier大學化學與材料專業,博士

主要成就

曾主持國家青年科學基金1項,國家自然科學基金3項,教育部留學回國人員科研啟動基金1項,陝西省自然科學研究計畫項目1項,陝西省高教局科研基金1項,陝西省教委科研基金1項,陝西省高校重點實驗室重點科研基金1項,陝西省教育廳專項科研計畫項目2項,西北大學科研基金1項。參與國家重點基礎研究發展計畫(973計畫)項目1項

科研工作

1.1996年10月—1998年8月,在法國攻讀博士學位,主要從事於鈦鋯釩異核雙金屬配合物及用MOCVD法(金屬有機化學氣相沉積法)製備TiVCN,TiSiCN陶瓷薄膜的研究。首先製備了Cp’2 M(C三CPh)2,Li[Cp2Zr(C三CPh)(η2-PhC4Ph)]2THF,Cp2V(μ-η2:η4PhC4Ph)M Cp’2(M=Ti,Zr;Cp’=C5H5,C5H4Me,C5H4tBu,C5H4SiMe3)等10多種化合物,並製得其晶體。其中Cp2V(μ-η2:η4PhC4Ph)MCp’2([Zr,V]),Li[Cp2Zr(C三CPh)(η2-PhC4Ph)]2THF等5個化合物結構特殊,是首次發現的。[Zr,V]是鋯釩間的第一個異核雙金屬配合物,用IR﹑NMR﹑13C﹑1H﹑拉曼光譜﹑磁矩等手段對化合物進行了表征,X射線衍射法測定了9個化合物的晶體結構。在[Zr,V]中,首次發現了C=C-C=C骨架中,中間兩個C原子是四配位的平面結構。
2.用核磁跟蹤技術發現了這類化合物的兩種合成反應機理。以上研究工作現在Chem.Eur.J.歐洲化學雜誌(一本影響因子很高和J.A.C.S.美國化學會志齊名的雜誌)﹑Organometallics﹑Chem.Commun.及第33屆國際配位化學會議等刊物上發表論文6篇,另有數篇待發表。這一工作得到了Patrick Cassoux教授的高度評價和肯定,他在給我校前任校長王忠民教授的信中說:“他是一個刻苦的研究者,一個技術嫻熟的合成化學家,他能製備出他的幾個前任得但沒有得到的新化合物或已知化合物的單晶。”
3.用MOCVD法用Cp2V和CpTiCl2N(SiMe3)2作源,在矽、鋼等基質上製備了TiVCN陶瓷薄膜;用Cp2TiCH2-SiMe2-NSiMe3作源,製備了TiSiCN薄膜。用掃描電鏡和X射線光電子能譜對薄膜進行分析。其中CpTiCl2N(SiMe3)2這一化合物在法國國家科研中心CNRS-LCC實驗室以我的名字命名。此項研究學術思想新穎,易於控制,效果優異,在這一領域屬於開創性的工作,此項研究也為新型陶瓷材料的研製,提供了理論和實驗依據,具有明確的套用背景。
4.在過渡金屬希夫鹼配合物及其抑菌活性的研究中,製備了50多種取代苯甲醛縮氨基硫脲過渡金屬Cu﹑Zn﹑Ni﹑Fe﹑Sn配合物,測定了電導﹑磁矩﹑紅外光譜,探討了含硫席夫鹼過渡金屬配合物抑菌、抗癌生物活性活性與配合物的構象關係及機理。首次用金屬陽極電化學氧化法在非水溶劑中合成了2.4-二氯苯甲醛縮氨基硫脲與Cu(Ⅰ)、Fe(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的配合物。研究了六種配體和五十餘種配合物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌、黑麴黴菌、青黴菌的抑菌活性,這些結果為進一步研究、開發套用這類配合物提供了重要的依據。
5.過渡金屬多吡啶配合物的合成。多聯吡啶及其衍生物具有σ給電子能力及π受電子能力,能與多種金屬離子形成穩定的配合物。這些配體及其配合物已廣泛用於分子催化,太陽能轉換,比色分析,除草劑,分子識別,自組裝,抗腫瘤藥物及核酸探針等領域,而且,這一組多吡啶配體具有很好的結構,它和過渡金屬有望通過自組裝形成配位聚合物,在非線形光學材料、磁性材料、超導材料及催化等方面都有極好的套用前景。這就需要合成各種基態及激發態性質的配合物,所以,選擇了一組新型的多吡啶配體與過渡金屬鹽反應,合成十多種配合物,製備了4種化合物單晶,測定了晶體結構。研究配體與過渡金屬形成的配合物所需的條件,結構與性質的關係,以及各類光譜性質、磁學性質和抗菌活性。
6.後過渡金屬聚烯烴催化劑的設計合成與活性研究。根據高效活性催化劑具有缺電子性、配位空位和活性中心的特點,設計合成一些未見文獻報導的新配體,用這些配體合成後過渡金屬催化劑並對它們進行聚烯烴活性研究,注重催化聚合反應機理以及催化劑結構與烯烴聚合催化活性之間的關係的研究,有望獲得優良的催化劑。
7.酞菁類配合物的設計合成及其對鋰/亞硫醯氯電池體系的催化性能研究.通過製備各種結構的酞菁配合物,測試其對Li/SOCl2電池的催化作用,研究酞菁配合物結構及其聚集形態對Li/SOCl2電池電性能的影響,提出酞菁類催化劑及共催化劑作為Li/SOCl2電池正極催化劑的催化機理、驗證並加以完善。Li/SOCl2電池是世界上目前實際套用的電池中比能量最高的,在軍用鋰電池的研究中備受重視。但該類電池在放電過程中存在較為突出的電極極化和安全性問題,電池的實際輸出電流密度和比能量,遠小於理論值,嚴重地制約了該類電池的使用。本項目以儲備式Li/SOCl2電池碳正極作為研究對象,旨在研製開發結構新穎、具有優良催化性能的Li/SOCl2電池酞菁類催化劑,改善電池的電極極化和安全性,提高其實際輸出電流密度和比能量,使得儲備式Li/SOCl2電池在常溫、低溫下的實際輸出能量密度提高20%以上。並將該電池體系的研究方法及成果推廣至其它電池體系。

主持基金項目

1.1976年9月-1978年6月:參加西北大學承擔國家七機部十一所的“火箭用肼分解催化劑的研製”項目,負責製備火箭用肼分解非銥催化劑,製備出一系列Co、Cu、Ni催化劑,研究了該系列催化劑的性質和結構,提交了“火箭用肼分解非銥催化劑的研製”工作報告。
2.1985年2月-1987年7月:承擔了陝西省高教局“過渡金屬吡唑類配合物的研究”科研項目,合成過渡金屬吡唑類配合物,研究其光譜和結構。論文被選入第二十五屆國際配位化學會議論文集(1987年)。
3.1988年10月-1990年1月:在法國國家科研中心(CNRS)配位化學實驗室從事“新型TiCN陶瓷薄膜的研製”,提交了“用於製備TiCN陶瓷薄膜的金屬有機化合物”的研製報告。
4.1990年1月-1992年12月:主持陝西省教委基金“有機鈦化合物的合成”。
5.1991年1月-1993年12月:主持國家自然科學基金委員會青年科學基金:“有機鈦化合物及新型陶瓷材料的合成與性能研究”,合成了一些源物質,製備了TiCN陶瓷薄膜。獲得陝西省1994年自然科學優秀論文二等獎。
6.1996年10月-1998年8月:在法國國家科研中心(CNRS)配位化學實驗室從事“鈦鋯釩異核雙金屬配合物的合成及TiVCN陶瓷薄膜的研製”。在Patrick Cassoux和Robert Choukroun教授指導下獨立完成。
7.1997.3-1998.2 MOCVD法製備TiVCN陶瓷薄膜的研究(法國國家科研中心CNRS),在Lydie Valade教授指導下獨立完成。
8.1997.7-1998.8 MOCVD法製備TiSiCN陶瓷薄膜的研究,(法國國家科研中心CNRS),在Lydie Valade教授指導下獨立完成
9.1999.9鈦鋯釩異核雙金屬配合物及TiSiCN陶瓷薄膜的製備與性能研究.(教育部留學回國人員科研啟動基金),課題負責人。
10.1998.12,鋯釩異核雙金屬化合物及TiSiCN陶瓷薄膜的製備研究(1998年西北大學科研基金),課題負責人。
11.2001-2003,鋯釩異核雙金屬化合物及TiSiCN陶瓷薄膜的製備研究(2000年陝西省自然科學研究計畫項目)課題負責人。
12.2001-2003,鈦鋯釩異核雙金屬配合物及TiSiCN陶瓷薄膜的製備與性能研究(2000年國家自然科學基金)課題負責人。
13.2001-2003,鈦鋯釩異核雙金屬配合物及TiSiCN陶瓷薄膜的製備與性能研究(2000年陝西省教育廳專項科研計畫項目)課題負責人。
15.2003-2004,金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)製備TiSiCN新型材料(2002年陝西省高校省級重點實驗室重點科研項目)課題負責人。
16.2004-2006,後過渡金屬聚烯烴催化劑的設計合成與活性研究(2003年國家自然科學基金)課題負責人。
17.2004-2005,後過渡金屬聚烯烴催化劑的設計合成與活性研究(2003年陝西省教育廳專項科研計畫項目)課題負責人。
18.2004-2008,多種能源礦產共存成藏(礦)機理與富集分布規律(2003年國家重點基礎研究發展計畫(973計畫)項目)主要參加人。
19.2007-2009酞菁類配合物的設計合成及其對鋰/亞硫醯氯電池體系的催化性能研究(2006年國家自然科學基金)課題負責人。
教學工作經歷
1977年至今,西北大學化學系主講“無機化學”,“General Chemistry”,“配位化學”,“無機合成化學”,“金屬有機化學”,“普通化學”,“化學文獻查閱”,“無機化學實驗”,“普通化學實驗”,“中級無機化學實驗”和“材料化學實驗”,主講碩士研究生課程“無機合成化學”,“配位化學”,“金屬有機化學”,“高等無機化學”“化學文獻查閱” 指導碩士研究生和博士研究生。碩士生招生方向:配合物化學,無機材料化學;博士生招生方向:配合物化學。

出版教材

1.普通高等教育“十五”國家級規劃教材《中級無機化學》,高等教育出版社,2003,第3完成人;
主要成果:
1.“中級無機化學課程和教材建設”項目2005年獲得國家級教學成果獎二等獎,第3完成人;
2..“中級無機化學課程和教材建設”項目2003年獲得陝西省高校教學成果一等獎,第3完成人
論文
發表論文100餘篇,在權威期刊發表論文48篇,SCI收錄48篇,曾獲得陝西省優秀自然科學論文2等獎。

論文代表作

1.Cp2V(μ-η2:η4-butadiyne)MCp'2](M=Ti,Zr;Cp'=C5H5,C5H4SiMe3):Heterodimetallic Complexes from abis(alkynyl)metallocene and Vanadocene-unexpected structure of[Cp2V(μ-η2:η4-butadiyne)Zr(C5H4SiMe3)2]containing Twc Planar-Tetracoordinate Carbone Atoms,Chem.Eur.J.1998,4,No.6 1100~1105

2.Heterodimetallic complexes[Cp2V(μ-η2:η4-butadiyne)ZrCp'2]containing two planar and tetracoordinated carbon atoms,XXXⅢInternational conference on coordination Chemistry,August 30-Sept.4 1998,457

3.Synthése de composés organométalliques hétérobimétalliques[Ti,V]et[Zr,V],Societe Francaise de Chimie,28 novembre 97,204

4.Synthése et Qualification complexe Cp2Ti-CH2-Si(Me2)-N(SiMe3)en tant que précurseur de dépǒts céramiques dans le systéme Ti-Si-C-N,Societe Francaise de Chimie,28 novembre 97,518

5.Synthesis and Characterization of[Cp2V(μ-η2:η4-butadiyne)Zr Cp'2]Heterodimetallic Complexes(Cp'=C5H4t-Bu,C5H4SiMe3).Formation Mechanism and Theoretical(ELF)Evidence for the Existence of Planar Tetracoordinate Carbon(ptc),Organometallics,vol.19,2000.10,1901-1911

6.Li[Cp2Zr(CCPh)(η2:1,2-PhC2CCPh)]:an anionic zirconium(II)intermediate for carbon-carbon coupling,Chem.Commun.,2000,1511-1512

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