材料创新学术论坛报告

 
  报告题目1:金属酞菁/碳纳米管复合电催化剂

  报告人:梁永晔教授,南方科技大学

  报告地点:化材学院1002报告厅

  报告时间:2019-3-30,下午2:00

  金属酞菁是一类非常有意思的分子电催化剂,在氧气还原和二氧化碳还原等反应中都有报道的应用。但是它们的催化性能受到分子本身导电性差的限制,另外催化效果在文献报道中也存在着较大的差异。我们通过将金属酞菁分子与碳纳米管复合克服了这些问题,发展了一系列高效的电催化剂。金属酞菁分子通过pi-pi作用高效吸附在碳纳米管管壁上,形成金属酞菁/碳纳米管复合物。在这个报告里,我将介绍这类复合物相比于一般分子材料在二氧化碳还原以及氧气还原反应中展示了显著提高的催化性能,以及产生这种区别的原因。此外,通过调控复合物中分子的金属中心以及在分子中引入取代基,我们进一步探索了分子结构对催化性能的影响。

  报告人简介:

  梁永晔,2009年获芝加哥大学博士学位,之后赴斯坦福大学从事博士后研究工作。2012年加入南方科技大学,现任材料科学与工程系教授。研究工作以功能分子设计和合成为核心,协同表征与应用,发展先进分子功能材料。已发表论文90余篇,他引次数超过27000次。2012年入选中组部青年千人项目。入选Clarivate Analytics(Thomson Reuters)2016、2017、2018年全球高被引学者。

  报告题目2:材料应变驱动高效能源催化

  报告人:郭少军教授,北京大学

  报告地点:化材学院1002报告厅

  报告时间:2019-3-30,15:00

  郭少军,北京大学教授,博士生导师,青年千人。吉林大学本科(2005)、中科院博士(2010)、美国布朗大学博士后(2011-2013)、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室奥本海默杰出学者(2013-2015)。2015年加入北京大学工学院。长期从事催化、电池与传感材料研究,在应变驱动高效金属能源电催化领域取得创新性和系统性的研究成果。独立工作后以通讯作者发表学术论文100余篇,包含1篇Science,1篇Nat.Rev.Mater.,25篇Adv.Mater.,3篇Nat.Commun./Sci.Adv.,7篇Chem/Matter/Joule和9篇JACS/Angew等。兼任ACS Omega副主编,Science China Materials等6个杂志的编委。现任北京化学会理事、中国材料研究会青年委员会-副秘书长、理事等学术职务。

  摘要:Proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs)are generally expected to be the ideal alternative to traditional internal combustion engine as energy-supplying devices for transportation,which consumes nearly 25%of the global energy.However,to guarantee the wide-adoption of PEMFCs,it still requires an efficient electrocatalyst,with higher activity/stability and lower Pt usage than the state-of-the-art carbon supported platinum nanoparticles(Pt/C),towards the cathodic oxygen reduction reaction.But,the absence of low-platinum,high-activity and satisfied-durability electrocatalysts for oxygen reduction reaction has bottlenecked the wide-adoption of PEMFCs for decades.To address this challenge,an efficient strategy is to modify the electronic structure of Pt by alloying with other cheap transition metals(M),normally called ligand or electronic effect.Tuning or controlling the surface strain in multimetallic nanomaterials is arobust method to boost electrocatalytic performance,and tremendous progress has been made in this area in the past decade.In this talk,I will show recent important advances in how to tune the compressive and tensile strain in multimetallic nanocrystals to achieve more efficient energy conversion by electrocatalysis.I will start with the introduction of stain and the basic information on how to tune the strain for the electronic structure tuning.Then,I will give several examples on designing metal-based materials with interesting strain effects for boosting oxygen reduction and hydrogen evolution reaction catalysis.In particular,I will highlight our recent important results on making PtPb/Pt core/shell nanoplates with biaxial strain for boosting oxygen reduction catalysis,which exhibit much higher activity and stability for oxygen reduction catalysis.Furthermore,I will show that our strain tuning concept will be extended to other Pd-based and transition metal-based materials system for greatly enhancing oxygen reduction and hydrogen evolution catalyst.

  报告题目3:电催化材料的无机固体转化合成化学

  报告人:张兵教授,天津大学

  报告时间:2019-3-30,下午4:00

  报告地点:化材学院1002报告厅

  主要内容:

  氢气不仅是最具潜力的清洁能源之一,也是重要的化工原料。电催化水分解不仅是最理想的制氢途径之一,也是重要的模型反应,同时它对电催化氢化合成精细有机化学品的理性设计也具有重要的指导作用。我们课题组围绕电催化材料领域中“活性物种指认与结构变量精准调控”关键科学问题,选取电催化水分解反应为模型反应,聚焦于无机固体转化合成化学研究。将主要从以下三个方面介绍近年来取得的主要进展:

  (1)构筑了模型材料,指认了电催化材料表面活性物种。从分子层面设计与合成了自支撑无机固体阵列和金属配合物薄膜两种模型材料,揭示了它们在固-液电化学界面的原位转化规律,加深了对高效电催化水分解活性物种的认识。

  (2)精准控制了表面电子结构,阐明了表面电子结构-电催化活性关系。创新与发展了磷合金化、原子掺杂、氧拽出等原子尺度的固体转化合成方法,实现了表面电子结构的精准调控,揭示了表面电子结构与电催化活性关系,为表面电子结构的精准调控提供了新策略,开创了过渡金属磷化物电解水这一热点领域。

  (3)协同调控了表面电子结构与微纳结构,获得了高效电催化剂。建立了无机有机杂化材料固-气(等离子体)转化合成策略,实现了对无机催化材料表面电子结构与微纳结构的协同调控,降低反应能垒的同时促进了物质与电子的传输,获得了高质量活性的水分解和有机合成电催化材料,为新型高效的电催化剂的理性设计与精准合成提供了理论与实验基础。

  个人简介

  张兵,天津大学化学系教授、博导。

  1997.9~2000.7在九江学院学习;2001.9~2004.7在江西师范大学化学系学习(导师:钟起玲教授),期间在厦门大学固体表面国重室进行联合培养(导师:田中群院士);2007.7在中国科学技术大学获得博士学位(导师:谢毅院士)后,到天津大学理学院化学系工作,被破格提升为副教授、硕士生导师;2007.7~2008.8在美国宾夕法尼亚大学从事博士后研究;2008.8~2009.7在德国马普胶体与界面所做洪堡学者;2009.8回天津大学理学院化学系工作,2011.3破格评聘为博士生导师,2012.7晋升教授。

  在天津大学化学系独立建组后,主要在无机固体转化合成化学与能源催化上开展研究工作。2012年至今,以通讯作者在Acc.Chem.Res.、Chem.Soc.Rev.(2篇)、Chem、J.Am.Chem.Soc.(2篇)、Angew.Chem.Int.Ed.(10篇)、Natl.Sci.Rev.、ACS Energy Lett.、Energy Enviorn.Sci.、ACS Nano、ACS Catal.(2篇)、Chem.Sci.(2篇)、Adv.Sci.(2篇)、Nano Energy(2篇)、Sci.Bull.(2篇)等期刊上发表了60余篇论文,16篇论文选为ESI高被引论文(4篇ESI热点论文)。相关论文得到诺贝尔化学奖得主等学者在Science、Nature Rev.Mater.等期刊上的正面引用和评价,收到Acc.Chem.Res.、Chem.Soc.Rev.等多个期刊的约稿。

  获得中国化学会青年化学奖(2012),入选教育部新世纪人才计划(2012)、国家优青(2014,结题优秀)、首批教育部青年长江者学者(2015)、天津市中青年科技创新领军人才(2016)、首批天津市杰青(2017)、第三批国家“万人计划”青年拔尖人才(2018)和英国皇家化学会会士(2019),并被德国应用化学作者专栏介绍。担任中国化学会晶体化学专业委员会委员、中国化学会奖励推荐委员会委员、中国化学会青年化学工作者委员会委员等。

  报告题目4:同步辐射X射线吸收谱探测能源材料的工作过程

  报告人:宋礼教授,中国科学技术大学,国家同步辐射实验室

  报告时间:2019-3-30,下午5;00

  报告地点:化材学院1002报告厅

  报告摘要:

  低维纳米材料和纳米结构在能量存储和转化等领域具有极大的应用潜力。结构决定性质,能源新材料所具有的优越性能和其潜在的应用前景都与其独特的微观结构、电子结构和能带结构等密不可分。由于其小尺度、高比表面、低结晶度、复杂表界面等特征,如何准确表征能源材料的结构是理解构效关系的关键以及未来高性能材料设计的核心。同步辐射光源的高亮度、宽频谱,高准直性和偏振光特性给新材料和新结构的研究带来了希望,特别是同步辐射X射线谱学技术逐渐成为低维材料体系的有力工具。基于此,我们将汇报近期在能源材料的结构解析和新器件的动态工作过程方面获得的同步辐射表征结果[1-3],希望能为理解能源材料的内在工作机制提供一些依据。

  [1] “Tracking Structural Self-Reconstruction and Identifying True Active Sites toward Cobalt Oxychloride Precatalyst of Oxygen Evolution Reaction”,Advanced Materials,1805127(2019).

  [2] “Atomic Iridium Incorporated in Cobalt Hydroxide for Efficient Oxygen Evolution Catalysis in Neutral Electrolyte”,Advanced Materials,1707522(2018).

  [3] “Atomic Cobalt Covalently Engineered Interlayers for Superior Lithium-Ion Storage",Advanced Materials,1802525(2018).

  [4] “Tailoring the Structure of Carbon Nanomaterials toward High-End Energy Applications”,Advanced Materials,1802104(2018).

  [5] “Structural Self-Reconstruction of Catalysts in Electrocatalysis”,Acc.Chem.Res.,DOI:10.1021/acs.accounts.8b00449(2018).

  个人简介:

  宋礼博士,中国科学技术大学国家同步辐射实验室教授、博士生导师。2001年毕业于陕西师范大学获学士学位,2006年于中国科学院物理研究所获凝聚态物理博士学位,师从解思深院士。2006至2012年在德国慕尼黑大学、美国莱斯大学和日本信州大学开展科学研究,历任博士后、洪堡学者和副教授。2011年入选中科院“百人计划”,2012年入选中央组织部第二批“青年千人计划”。长期致力于低维材料的同步辐射研究,近5年以通讯作者发表SCI论文80余篇。迄今论文总引用10000余次,H因子52。

  
 
 
化学与材料科学学院 地址:陕西省西安郭杜教育产业园区学府大道1号 电话:029-81535026 邮件:chembgs@nwu.edu.cn