生物质光电功能材料创新团队

一．团队简介：

生物质光电功能材料创新团队隶属于武汉轻工大学化学与环境工程学院，依托农业废弃物资源化利用湖北省重点实验室，聚焦生物质光电功能材料的探索与应用基础研究。团队围绕光电子领域的核心需求，重点布局五大前沿方向：液晶材料合成与微波器件性能研究、生物质聚集诱导发光材料与荧光探针、聚集诱导发光材料的力致变色和机制研究、生物质复合微纳光电功能材料性能提升和模拟计算以及天然产物的改性和绿色工艺研究。团队现有教授1人、副教授3人、博士讲师6人，形成了多学科交叉的“基础研究—应用开发—成果转化”全体系，为生物质光电功能材料的开发及其光电器件制备提供了坚实的人才支撑。自组建以来，团队已累计设计合成70余种新型光电材料，发表高水平论文50余篇，获授权国家发明专利20余项，承担国家及省部级科研项目30余项。团队致力于以多学科协同创新突破行业关键瓶颈，推动技术成果在光电子信息、新能源等战略性新兴产业中的转化与应用。

二．研究方向简介：

本团队立足于光电功能材料的前沿创新与可持续发展，致力于通过多学科交叉手段推动新一代绿色光电材料体系的构建。团队聚焦天然生物资源中蕴含的特色光电活性成分（如植物黄酮类、多酚、生物碱等），以“天然结构—功能调控—器件应用”为研究主线，开展从分子设计、合成方法到器件集成的全链条研究。研究方向兼具前沿创新性与资源特色性，旨在通过生物质材料的精准设计与绿色改性，突破传统光电材料对化石资源的依赖，推动材料体系向低碳化、可持续化转型，为新能源、柔性电子、信息显示等战略产业的发展提供源头创新支撑。团队重点布局五个核心研究方向：液晶材料合成与微波器件性能研究，生物质聚集诱导发光（AIE）材料与荧光探针，聚集诱导发光材料的力致变色和机制研究，生物质复合微纳光电功能材料性能提升和模拟计算以及天然产物的改性和绿色工艺研究。通过上述方向的系统推进，团队力争在光电功能材料的基础研究与产业转化方面取得突破，助力实现光电功能材料的绿色变革与技术自主可控。

三．团队成员简介：

关金涛，理学博士，教授，硕士生导师。2008年12月博士毕业于华中师范大学。2016年于美国阿拉巴马大学担任访问学者，2018年4月~2019年3月， 担任湖北省第七批博士服务团成员。先后主持参与8项国家级省部级及横向项目，发表优秀期刊学术论文30余篇，其中SCI收录17篇。指导研究生本科生20余名，指导学生获得湖北省大学生优秀成果奖展示三等奖，指导学生连续多年获得湖北省大学生化学化工创新成果报告会二、三等奖。担任2015届、2016届国家科技特派员，与湖北光祥化工科技有限公司、武汉佛洛依科技有限公司成功合作研发了甲磺酸系列、芴系及甘油三羧酸酯系列等产品，并完成了其中试生产，实现工业化生产。目前主要研究方向：生物质聚集诱导发光（AIE）材料与荧光探针，液晶材料合成，天然产物的改性和绿色工艺研究。

蔡雄辉，华中科技大学材料学博士，韩国科学技术院材料科学与工程的博士后，硕士生导师。主要从事微电子封装、微连接的高分子材料的研发和器件的可靠性研究。熟悉半导体生产、微电子封装、电子组装和LED封装工艺及相关材料；熟悉多种材料分析及测试的方法，如：SEM、XRD、DSC 、TMA，DMA等；熟悉美国电子器件工程联合委员会标准(JEDEC)、美国军方标准(MIL)、美国印刷电路学会标准(IPC)等中与可靠性相关的测试标准，如：高温贮存、高温/高湿、高温/高压/高湿、温度循环、热冲击等。

方华，理学博士，副教授，硕士生导师，毕业于武汉理工大学。主要研究方向： 新能源材料方向（燃料电池、电化学氢能、金属电池）； 食品安全方向（食品理化保鲜与贮藏）；化妆品用植物功能材料方向。

周晓荣，理学博士，副教授，硕士生导师，2004年毕业于武汉大学。湖北省物理化学学术委员会委员、中国化学会会员、《电镀与精饰》青年编委主要研究方向：合金电镀、电解； 金属的电化学腐蚀与防护；电催化、新能源材料。

张玉杰，理学博士，副教授，2022年毕业于比利时荷语鲁汶大学，主要研究方向：微纳光电功能材料的模拟计算，锆氧簇的合成与结构调控，酰胺键形成的催化新方法，MOFs材料的构效关系与机理研究。参与比利时弗兰德研究基金项目：《Development of Lewis acid-polyoxometalate complexes as catalysts for peptide bond and phosphorylation reactions》。

刘明洋，博士，副教授，湖北省百人计划获得者，2022年毕业于巴黎西岱大学，攻读纳米科学、材料与表面专业，主要研究方向为有机功能材料的合成、光物理、自组装及刺激响应性质研究；发光材料的力致变色和机制研究。参与科研项目法国国家科研署(ANR)项目，法国索邦大学 ISIM initiative项目，主持企业横向项目，基于近红外响应的微针释药技术研发。

张海燕，理学博士，2014年毕业于利兹大学，其主要研究方向：荧光半导体纳米晶量子点（QDs）具有尺寸依赖性、亮度高、光稳定性好等优点，使其成为生物成像、传感、细胞追踪和诊断的优良荧光标记。将适体核酸适配体是针对特定靶点人工选择的短单链DNA或RNA寡核苷酸和量子点结合起来，开发出灵敏QD-DNA/aptamer-FRET生物传感技术，用于快速生物传感、诊断和环境监测。有机荧光分子探针：功能性有机荧光染料可设计成对亚硫酸盐、亚硫酸氢钠、半胱氨酸等小分子或离子的灵敏、选择性探针。这些有机荧光染料通常带有官能团，能与目标分子发生反应，产生荧光信号的开启或关闭。这些有机染料可作为高选择性、高灵敏度的小分子比色探针。参与并完成1项湖北省自然科学基金（杰青）项目“量子点手性界面材料的识别性能研究”（2015.01~2017.12），承担并完成湖北省教育厅科研项目“纳米荧光材料性能优化和对重金属污染物快速检测的研究”(2019.1~2020.12)工作。

吴胜莉，理学博士，2019年毕业于中国科学院长春应用化学研究所。主要研究方向为富勒烯衍生物的合成及其应用研究；液晶材料合成与微波器件性能研究。参与国家自然科学基金项目《有机电化学方法区域选择性合成富勒烯多加成衍生物》参与吉林省科技厅青年项目:《含负氧离子参与的富勒烯反应研究》。目前已在国际知名期刊发表第一作者SCI论文7篇，授权专利4项。

乔俊飞，理学博士，2018年毕业于中国科学院大学。主要研究方向用于检测环境、食品以及生物体中的重金属离子的有机硒分子荧光探针的设计、合成研究；绿色化学合成方法研究；高双折射率极性向列相液晶分子设计与合成研究。承担国家重点实验室环境化学与生态毒理学开放基金项目1项（KF2018-08），承担湖北省教育厅科研计划中青年人才项目（Q20191604）1项和武汉轻工大学校立科研项目2项；近五年发表国际SCI学术论文7篇，申报国家专利4项，授权专利2项。

吕培文，理学博士，2022年毕业于北京交通大学，研究方向为微纳光电功能材料性能提升，聚集诱导发光（AIE）材料与荧光探针。目前已在光电功能材料领域的国际知名期刊发表第一作者SCI论文4篇、通讯作者SCI论文2篇，合作发表SCI论文10余篇。参与国家自然科学基金面上项目一项（已结题），主持横向项目两项。

四、团队成果

1、代表性论文

[1] ShengLi Wu, Yifan Zhang, Lichen Wang, Yunjun Mei, Dong Zeng, Yi Wang, Jintao Guan*, Liang Liu*. Resveratrol-modified polyethyleneimine as a high-efficiency and biocompatible gene delivery vector for enhanced transfection[J]. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2025, 113:107404. (SCI, IF=4.806, JCR 1区，中科院3区)

[2] Kai Wang,  Peiwen Lv*,  Mingyang Liu,  Yunjun Mei,  Yifan Zhang,  Yuqiu Zheng,  Jintao Guan*. Natural Rutin-Based AIE Probes With Enhanced Fe³⁺ Recognition via Hydroxyl Group Engineering[J]. Applied Organometallic Chemistry, 39(9):e70368.

[3] Low dielectric loss of the isothiocyanate terphenyl and phenyl tolane liquid crystals by tuning their lateral methyl or fluorine substituents[J]. Liquid Crystals, 2025, 2517868. (SCI, IF=2.071, JCR 2区，中科院3区)

[4] Jiayu He, Peng Hu, Mingjie Wang, Guowei Qi, Haoxiang Huang, Dong Zeng, Jintao Guan, Peiwen Lv, Liang Liu*. Utilization of chitosan nanocomposites loaded with quantum dots enables efficient and traceable DNA delivery[J]. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2025, 245:114221. (SCI, IF=5.57, JCR 1区，中科院2区)

[5] Shengli Wu, Yi Wang. Functionalized phenoxy-imine catalyst for synthesizing highly crystalline nascent UHMWPEs: Isothermal crystallization kinetics of less-entangled systems[J]. Thermochimica Acta, 2025, 749:180000. (SCI, IF=3.475, JCR 2区，中科院3区）

[6] Peiwen Lv, Kai Wang, Hou, D., Wu, S., Guan, J., Yin, Z., & Tang, A. Heavy metal-free white light-emitting diodes based on multinary copper chalcogenide nanocrystals[J]. Optics Letters, 2025, 50(7):2183-2186. (SCI, IF=3.294, JCR 2区，中科院2区)

[7] Yuying Gao, Zelin Zhao, Mingjun Zhu, Ming Li, Xiaorong Zhou, Junsheng Li, Jinping Liu, Liang Xiao. The effect of competition between solvation and cathode surface adsorption on the kinetics of lithium−oxygen batteries: A model study based on nanoarray electrodes[J]. Electrochimica Acta, 2025, 527:146244. (SCI, IF=5.549, JCR 1区，中科院2区)

[8] Influence of side-methyl substitution position on the phase state and microwave dielectric properties of triphenylacetylene-based liquid crystals[J]. RSC advances, 2024, 14(50): 37341-37349. (SCI, IF=4.649, JCR 2区，中科院3区)

[9] Yuyang Lu,Huimin Fan, Cuiwen Deng, Minhao Wang, Jia Wang, Zhongshan Feng, Yi Liu, Xiaorong Zhou*, Bencai Lin, and Juanjuan Han*. Hydrogen bonding dominated anion-exchange membranes based on flexible and rigid backbones[J]. ACS Applied Polymer Materials, 2024, 6:12037-12048. (SCI, IF=4.721, JCR 1区，中科院2区)

[10] Sheng-Li Wu, Yu-Bo Li, Song-Xiao Yu, Peiwen Lv, Jintao Guan, Yi Wang,* Zong-Jun Li**. Dithiolation of [60]fullerene with aliphatic primary thiols initiated by n-butylamine via aerobic oxidation reaction[J]. Tetrahedron, 2024, 168:134313. (SCI, IF=2.189, JCR 2区，中科院3区)

[11] Yubao Dong, Dongyao Li, Kai Wang, Shengli Wu, Jintao Guan**, Shenghua Liu*. High-contrast tricolor-tunable solid luminescent AIE-active Au(I) isocyanide complexes based on thermo- and mechanochromism[J]. Dyes and Pigments, 2024, 230 :112339. (SCI, IF=4.173, JCR 1区，中科院2区)

[12] Liang Liu, Guowei Qi , Mingjie Wang, Jiayu He, Yuqiu Zheng, Jintao Guan, Peiwen Lv, Dong Zeng*. Construction of intelligent response gene vector based on MOF/Fe₃O₄/AuNRs for tumor-targeted gene delivery[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 277:134313. (SCI, IF=8.454, JCR 1区，中科院2区)

[13] Liang Liu* , Tiange Wang, Yanlin Sun, Guowei Qi, Jintao Guan, Peiwen Lv, Xin Chen, Dong Zeng*. Layer-by-layer nanocomposite based on zein and hyaluronic acid for tumor-targeted gene delivery[J]. Industrial Crops & Products, 2024, 222:119445. (SCI, IF=5.999, JCR 1区，中科院1区)

[14] Yujie Zhang, Jordi Puiggalí-Jou, Angelo Mullaliu, Albert Solé-Daura, Jorge J. Carbó*, Tatjana N. Parac-Vogt*, Francisco de Azambuja*. Mechanism Insight into Direct Amidation Catalyzed by Zr Salts: Evidence of Zr Oxo Clusters as Active Species[J]. Inorg. Chem. 2024, 63:20347. (SCI, IF=4.678, JCR 1区，中科院2区)

[15] Yi Wang, Sheng-Li Wu. Self-immobilized polyolefin catalysts: A simple and transitional platform for heterogeneous olefin polymerization[J]. Materials Today Chemistry, 2024, 35:101898. (SCI, IF=6.68, JCR 1区，中科院2区)

[16] Sheng-Li Wu, Junfei Qiao, Jintao Guan, Hong-Mei Chen, Tielin Wang, Cunwen Wang, Yi Wang. Nascent disentangled UHMWPE: Origin, synthesis, processing, performances and applications[J]. European Polymer Journal, 2023, 184:111799. (SCI, IF=6.203, JCR 1区，中科院2区)

[17] Sheng-Li Wu, Yi Wang *, Jintao Guan, Hong-Mei Chen, Yubao Dong. Functionalized Phenoxy-Imine Catalyst for Synthesizing Highly Crystalline Nascent UHMWPEs. 2. The Non-isothermal Crystallization Kinetics Towards the Nascent Less Entangled UHMWPEs[J]. Materials Today Communications, 2023, 35:106238. (SCI, IF=4.387, JCR 2区，中科院3区)

[18] Liang Liu, Chaobing Liu, Zhaojun Yang, Yiran Chen, Xin Chen, Jintao Guan. Dopamine-mimetic-coated polyamidoamine-functionalized Fe₃O₄ nanoparticles for safe and efficient gene delivery[J]. Frontiers of Materials Science, 2023, 17(1):230637. (SCI, IF=2.218, JCR 3区，中科院4区)

[19] Shenglan Li, Wen Qiu, Yuan Zhang, Chenxi Xu, Qunpeng Cheng, Jintao Guan, Yang Wang. The influence of biochar supported nano-zero valent iron on the anaerobic digestion of sulfate wastewater[J]. Environ. Prog. Sustainable Energy, 2023, 42:e14187. (SCI, IF=2.244, JCR 3区，中科院4区)

[20] Yujie Zhang, Ismail Y. Kokculer, Francisco de Azambuja, Tatjana N. Parac-Vogt. Dynamic environment at the Zr6 oxo cluster surface is key for the catalytic formation of amide bonds[J]. Catalysis Science & Technology, 2022, 13:100-110. (SCI, IF=4.254, JCR 2区，中科院3区)

[21] Jinying Lu, Yi Qu, Daoren Yan , Zhiyong Zhang, Jintao Guana, Zelong Zhang. Synthesis, characterisation, and effects of molecular structure on phase behaviour of 4-chloro-1,3-diazobenzene bent-core liquid crystals with high photosensitivity[J]. Liquid Crystals, 2022, 49(4):442-445. (SCI, IF=2.071, JCR 2区，中科院3区)

[22] Zhang, Y.; de Azambuja, F.; Parac-Vogt, T. N. Zirconium oxo clusters as discrete molecular catalysts for the direct amide bond formation[J]. Catalysis Science & Technology, 2022, 12:3190-3201. (SCI, IF=4.254, JCR 2区，中科院3区)

[23] Lv Peiwen, Wang Lijin, Li Xu, Yang Chunhe, Yin Zhe, Tang Aiwei. Electroluminescent white light-emitting diodes with cadimum-free Cu-In-Zn-S nanocrystals sandwiched between two TFB layers[J]. Optics Letters, 2022, 47(11): 2722-2725. (SCI, IF=3.294, JCR 2区，中科院2区)

[24] Peiwei Lv, Zhenyang Liu*, Jinxing Zhao, Zuping Xiong, Lijin Wang, Xu Li, Zhaosheng Qian,* Aiwei Tang. Solution-Processed Electroluminescent White Light-Emitting Devices Based on AIE Molecules and Cu-In-Zn-S Nanocrystals[J]. Photonics Research., 2022, 10(11): 2622. (SCI, IF=7.26, JCR 1区，中科院1区)

[25] Mingyang Liu, Cecile Huez, Quyen Van Nguyen, Sebastien Bellynck, Philippe Decorse, Pascal Martin*, Jean Christophe Lacroix. Nanometer-Thick Bilayers by Stepwise Electrochemical Reduction of Diazonium Compounds for Molecular Junctions[J]. ACS Appl. Nano Mater. 2021, 4, 12, 13861-13870. (SCI, IF=5.47, JCR 2区，中科院3区)

[26] Imen Hnid, Mingyang Liu, Denis Frath, Sebastien Bellynck, Frederic Lafolet, Xiaonan Sun, Jean-Christophe Lacroix*. Unprecedented ON/OFF Ratios in Photoactive Diarylethene-Bisthienylbenzene Molecular Junctions[J]. Nano Lett. 2021, 21,(18):7555-7560. (SCI, IF=9.058, JCR 1区，中科院1区)

[27] Study on the water state, migration, and microstructure modification during the process of salt-reduced stewed duck[J]. Journal of Food Science, 2021, 86(9):4087-4099. (SCI, IF=9.058, JCR 1区，中科院1区)

[28] Synthesis and microwave dielectric properties of polyphenylene liquid crystal compounds with lateral substitution by methyl and fluorine[J]. Liquid Crystals, 2021, 48(11):1581-1592. (SCI, IF=2.071, JCR 2区，中科院3区)

[29] Studies on the dielectric properties of laterally fluorine-substituted multiphenylacetylene-type liquid crystal compounds at high frequency[J]. Journal of Molecular Liquids, 2021, 337: 116600. (SCI, IF=5.187, JCR 1区，中科院2区)

[30] Zhang, Y; de Azambuja, F.; Parac-Vogt, T. N. The forgotten chemistry of group(IV) metals: A survey on the synthesis, structure, and properties of discrete Zr(IV), Hf(IV), and Ti(IV) oxo clusters[J]. Coordination Chemistry Reviews, 2021, 438:213886. (SCI, IF=23.446, JCR 1区，中科院1区)

[31] Construction of Robust Cadmium-Free Cu–In–Zn–S Nanocrystals and Polyfluorene Derivatives Hybrid Emissive Layer for Stable Electroluminescent White Light-Emitting Devices[J]. Journal of Physical Chemistry Letters, 2021, 12(30): 7113-7119.

2、发明专利

[1] 异硫氰基反式环己基联苯类液晶组合物及其应用. 专利号：ZL202311485704.8，授权日期：2025-2-25.

[2] 一种微波用聚合物网络液晶材料及其制备方法.专利号：ZL202310972544.3，授权日期：2024-11-5.

[3] 吴胜莉;张智勇;王轶;汪相如;张梦晴;李渝波;陈红梅;关金涛. 一种快速响应聚合物网络液晶材料及其制备方法. 专利号：ZL202310982374.7，授权日期：2024-10-29.

[4] 一种快速响应聚合物网络液晶材料及其制备方法. 专利号：ZL202310983151.2，授权日期：2024-10-29.

[5] 单宁酸修饰聚乙烯亚胺化合物及其制备方法以及基因载体.专利号：ZL202010379554.2，授权日期：2022-10-25.

[6] 侧乙基四联苯类液晶化合物及其制备方法、液晶组合物以及微波器件，ZL201911057698.X，授权日期：2022-9-9.

[7] 非手性侧甲基烷基三联苯类液晶化合物及制备方法、液晶组合物及应用. 专利号：ZL201911057697.5，授权日期：2021-9-17.

[8] 异硫氰基含氟四联苯类液晶化合物及其制备方法、液晶组合物及应用. 专利号：ZL201911058698.1，授权日期：2021-9-17.

[9] 一种弯曲形偶氮类液晶化合物及其制备方法和应用. 专利号：ZL201911192611.X，授权日期：2021-9-17.

[10] 液晶化合物及其制备方法、液晶组合物以及微波通讯器件. 专利号：ZL201910088480.4，授权日期：2021-9-17.

[11] 非手性侧甲基烷基四联苯类液晶化合物及制备方法、液晶组合物以及微波通讯器件. 专利号：ZL201911057410.9，授权日期：2021-9-17.

[12] 一种高介电各向异性的液晶组合物以及高频组件, 专利号：ZL201910089097.0，授权日期：2021-7-20.

[13] 一种侧甲基多联苯类液晶化合物和液晶组合物及其应用，ZL201911050856.9，授权日期：2021-6-29.

[14] 一种液晶化合物和液晶组合物及其应用. 专利号：ZL201910087316.1，授权日期：2021-6-29.

[15] 一种液晶组合物及其应用. 专利号：ZL201911051374.5，授权日期：2021-6-29.

[16] 一种低凝固点高介电性液晶组合物及包含其的高频组件, ZL201910087481.7，授权日期：2021-5-11.

[17] 一种氟普唑仑的制备方法.专利号：ZL202010247985.3，授权日期：2021-5-7.

[18] 一种低熔点、高介低耗液晶组合物及其包含的高频组件. 专利号：ZL201910087468.1，授权日期：2021-4-30.

[19] 一种宽温液晶组合物及包含其的高频组件. 专利号：ZL201910087466.2，授权日期：2021-3-26.

五、最新研究成果介绍

（1）液晶材料合成与微波器件性能研究

面向微波通信技术对高性能液晶材料的迫切需求，开展液晶分子的设计合成、相行为调控及微波频段下的介电响应研究。结合分子模拟计算与实验验证，解析分子结构与微波电磁性能的构效关系，开发低损耗、高响应速度的液晶材料，用于新一代微波调谐器件。

（2）生物质聚集诱导发光（AIE）材料与荧光探针

挖掘天然产物的AIE特性，设计用于环境与生物检测的新型荧光探针。基于农林废弃物开发可降解AIE材料，实现对重金属离子、病原微生物、食品有害物质的高灵敏度检测。替代传统毒性探针，推动生物质材料在医疗诊断、环境监测中的创新应用。

（3）聚集诱导发光材料的力致变色和机制研究

利用具有聚集诱导发光特性的分子或刺激响应型力色团构建智能力致变色体系，通过分子构象调控与晶体相变设计，可实现高对比度、可逆的力致荧光变色响应，从而显著提升材料在应力传感、信息加密及可穿戴设备等领域的灵敏度与可靠性，为新一代智能传感与可视化交互提供核心材料支撑。

（4）生物质复合微纳光电功能材料性能提升和模拟计算

利用生物质材料（如多糖、多酚）作为界面修饰层或封装材料，通过配体工程与能带调控，抑制效率滚降、增强器件耐候性，实现器件寿命与光电效率的协同提升，支撑柔性电子、可穿戴设备等应用需求。

利用生物质材料在提升金属氧簇及MOF框架，通过理论模拟结合实验表征的策略，实现功能协同与性能增强。采用密度泛函理论（DFT）等计算方法，预测生物质分子与典型氧簇或MOF框架的键合能、电荷分布和能带结构，筛选能级匹配的高效生物质配体。实现对生物质氧簇/MOF复合体系的理性设计，减少实验试错成本，加速高性能材料开发。

（5）天然产物的改性和绿色工艺研究

针对光电材料合成过程中的高污染、高能耗挑战，本研究致力于开发生物质衍生电子化学品的绿色、低碳合成新路径。通过精准调控反应热力学与动力学、设计高效催化剂系统以及采用环境友好的溶剂，旨在攻克天然产物功能化改性过程中的效率与排放难题，建立可放大的绿色工艺范式，从而显著降低光电器件制造全生命周期内的环境影响。