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范修军教授博士陕西省研究领域：储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工研究方向：能源电催化材料与器件所在单位：西安交通大学

基本信息

所在单位：

西安交通大学

单位类型：

高等院校

职称：

教授

最高学历：

博士

教育经历：

2004.09～2008.07 于邢台学院物理学专业学习，获理学学士学位。
2008.09～2011.07 于北京工业大学凝聚态物理学专业学习，获理学硕士学位。
2011.09～2015.07 北京工业大学微电子学与固体电子学专业学习，获工学博士学位。
其中 2012.08～2014.09 在美国 Rice University-Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology 材料物理与化学联合培养博士研究生，导师：James M. Tour，Rober H. Hauge。

工作经历：

2015.07～2017.12 山西大学晶态材料研究所讲师，硕士研究生导师。

2017.12～2022.05 山西大学晶态材料研究所教授，博士研究生导师。

2022.05-至今西安交通大学化学学院教授，博士研究生导师。

专家介绍：

申请人从事氢能关键催化材料制备及其性能研究。近五年，面向纳米能源材料可控制备及结构精细化表征的国际前沿和工业用电解水制氢非贵金属材料与器件开发的国家重大需求，围绕“如何在原子-分子水平对电催化剂表界面结构进行精准调控，提高本征活性”这一关键科学问题深入开展研究。率先提出了纳米多孔薄膜绿色固态合成策略，构筑了具有规则孔道结构活性中心，初步建立了电子结构-催化活性构效关系。在此基础上，提出了界面工程调控电子结构的原理和方法，精确调变了反应活化能垒和反应通道，明确了电子结构与活性的作用规律。进一步，提出了碳纳米材料之间的碳-碳转化策略，实现了表面电子结构与微观结构的协同调控，获得了活性与稳定性居国际最高值之列的非贵金属电解水制氢催化剂。该类材料为分布式、波动电力输入、长期稳定的可再生能源电解水制氢器件的设计和应用提供了科学依据，为我国抢占低成本、高稳定电解水制氢关键材料与器件制高点、提升可再生能源自主创新能力奠定了坚实基础。

　　氢能和燃料电池可以助力减碳、脱碳，是中国能源和交通变革、实现“双碳”目标的主要路径。非贵金属催化剂具有来源广泛、结构可调、高导电率及环境兼容等特点，广泛应用于燃料电池、水电解池等新能源装置，是推动我国能源绿色转型发展的关键支撑材料。非贵金属催化剂面临的主要问题是催化活性与稳定性比贵金属催化剂低，难以满足工业应用的现实要求。单位催化活性位的本征活性差、数目低是制约非贵金属催化剂大规模应用的核心关键因素。表界面结构精准调控及其表征是其中的难点问题。主要原因是：(1) 在非贵金属催化剂体系中，多组分、多层次结构较为复杂，精细化结构表征困难，表界面结构不易控制；(2) 催化剂表面电子结构易受反应条件和吸附物种影响，电催化实时动态过程的理解不够深入，严重制约了开发具有针对性的调控手段；(3) 电催化材料结构复杂，催化过程涉及多种化学环境，催化剂表面电子结构与微观结构的协同调控困难，难以建立直观可靠的构效关系。CVD (Chemical Vapor Deposition, 化学气相沉积)是利用气相中发生的物理与化学过程在固体表面形成沉积物的技术，具有合成时间短和易精确控制等特点，是调节电催化剂表界面组成与结构的有效方法。针对以上科学问题，我们发展了构筑催化剂规则表界面结构新方法，实现了表面原子排列结构的精确调控；提出了CVD催化生长新机制，揭示了表面电子结构调控机理；建立了表面电子结构与微观结构的协同调控新方法，实现了电催化性能提升的学术思路。

以上研究引起了国内外相关领域工作者的广泛关注，已在国际专业期刊发表论文40余篇，其中以第一或通讯作者在Sci. Adv.、Nat. Commun. (2篇)、ACS Nano (5篇)、Adv. Funct. Mater.、Small (2篇)、Appl. Catal. B Environ.等期刊发表论文20余篇，论文他引3300余次，单篇最高他引442次。授权国家发明专利26项。主持国家基金面上和青年项目、山西省优秀青年基金、山西省面上青年基金和山西省留学人员科技活动择优资助重点项目各一项。同时，入选山西省高等学校中青年拔尖创新人才和山西省“三晋英才”支持计划青年优秀人才，并担任中国硅酸盐学会固态离子学分会理事和全国研究生教育评估监测专家、《燃料化学学报》青年编委。

　　研究成果在化学、能源、材料科学等交叉学科产生了广泛的影响，引用论文分布在Nat. Rev. Mater.、Nat. Synth.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Chem. Rev.、Acc. Chem. Res.等杂志上。同时，申请人的论文被来自美国能源部、莱斯大学、苏黎世联邦理工学院、帝国理工等30个国家的科研机构广泛引用。引文作者包括美国国家科学院、美国工程院、瑞典皇家科学院等院士50 余人次。研究结果被Catal. Sci. Technol.主编、瑞士化学会催化分会 (SwissCat) 主席、苏黎世联邦理工学院Javier Pérez-Ramírez教授在内的专家评价为“具有化学分辨率的可视化技术”，“Fan等人构建了O配位的W-Mo 双金属位点，具有接近于Pt/C的优异电催化性能”，“这种独特的(unique) 边界缺陷对提高其高性能 (high performance) 起着至关重要 (vital) 的作用”，“这一概念不仅揭示了一种新的原子排列，而且揭示了由于不定晶体无序/变形而产生的电子调制，从而引入了全新的物理、化学和电子特性”。

科研能力

研究领域：

储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工

研究方向：

能源电催化材料与器件

中文标签：

光学浮区法;无铅压电陶瓷;晶体缺陷;晶体生长;钨青铜结构;SCNNM;红宝石晶体;SCNN-M;二步烧结法;压电陶瓷

英文标签：

Hydrogen Evolution Reaction (her);Electrocatalysis;Graphene;Chemical Vapor Deposition (cvd);Floating Zone Technique;Heterostructure;Hot-filament Chemical Vapor Deposition (hf-cvd);Nanoflakes (nfs);Photoluminescence (pl);3c-sic

论文著作：

1. M3C (M: Fe, Co, Ni) Nanocrystals Encased in Graphene Nanoribbons: an Active and Stable Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Hydrogen Evolution Reactions.
Xiujun Fan; Zhiwei Peng; Ruquan Ye; Haiqing Zhou; Xia Guo
ACS Nano, 2015

2. Boron- and Nitrogen-Doped Graphene Quantum Dots/graphene Hybrid Nanoplatelets As Efficient Electrocatalysts for Oxygen Reduction.
Huilong Fei; Ruquan Ye; Gonglan Ye; Yongji Gong; Zhiwei Peng; Xiujun Fan; Errol L. G. Samuel; Pulickel M. Ajayan; James M. Tour
ACS NANO, 2014

3. O-coordinated W-Mo Dual-Atom Catalyst for Ph-Universal Electrocatalytic Hydrogen Evolution
Yang; Yumin Qian; Haijing Li; Zhenhua Zhang; Yuewen Mu; David Do; Bo Zhou; Jing Dong; Wenjun Yan; Yong Qin; Li Fang; Renfei Feng; Jigang Zhou; Peng Zhang; Juncai Dong
Science Advances, 2020

4. Defect-enriched Iron Fluoride-Oxide Nanoporous Thin Films Bifunctional Catalyst for Water Splitting
Xiujun Fan; Yuanyue Liu; Shuai Chen; Jianjian Shi; Juanjuan Wang; Ailing Fan; Wenyan Zan; Sidian Li; William A. Goddard III; Xian-Ming Zhang
Nature Communications, 2018

5. WC Nanocrystals Grown on Vertically Aligned Carbon Nanotubes: an Efficient and Stable Electrocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction.
Xiujun Fan; Haiqing Zhou; Xia Guo
ACS Nano, 2015

6. High Thermal Conductivity of Suspended Few-Layer Hexagonal Boron Nitride Sheets
Haiqing Zhou; Jixin Zhu; Zheng Liu; Zheng Yan; Xiujun Fan; Jian Lin; Gunuk Wang; Qingyu Yan; Ting Yu; Pulickel M. Ajayan; James M. Tour
Nano Research, 2014

7. Bandgap Engineering of Coal-Derived Graphene Quantum Dots.
Ruquan Ye; Zhiwei Peng; Andrew Metzger; Jian Lin; Jason K. Mann; Kewei Huang; Changsheng Xiang; Xiujun Fan; Errol L. G. Samuel; Lawrence B. Alemany; Angel A. Marti; James M. Tour
ACS Applied Materials & Interfaces, 2015

8. Three-Dimensional Nanoporous Fe2O3/Fe3C-Graphene Heterogeneous Thin Films for Lithium-Ion Batteries
Yang; Xiujun Fan; Gilberto Casillas; Zhiwei Peng; Gedeng Ruan; Gunuk Wang; Miguel Jose Yacaman; James M. Tour
ACS Nano, 2014

9. Lithium Batteries with Nearly Maximum Metal Storage.
Abdul-Rahman O. Raji; Rodrigo Villegas Salvatierra; Nam Dong Kim; Xiujun Fan; Yilun Li; Gladys A. L. Silva; Junwei Sha; James M. Tour
ACS Nano, 2017

10. Atomic H-Induced Mo2C Hybrid As an Active and Stable Bifunctional Electrocatalyst.
Xiujun Fan; Yuanyue Liu; Zhiwei Peng; Zhenhua Zhang; Haiqing Zhou; Xianming Zhang; Boris I. Yakobson; William A. Goddard; Xia Guo; Robert H. Hauge; James M. Tour
ACS Nano, 2017

发明专利：

1. 畸变八面体配位的钴单原子电催化剂及其制备方法和应用
西安交通大学
范修军; 曹代丽
公开日期: 2025-05-30 申请日期: 2022-12-23 公开号: CN115881989B

2. 一种氧桥连铁硅双原子电催化剂及其制备方法和应用
西安交通大学
范修军; 王孜轩; 曹代丽
公开日期: 2025-01-21 申请日期: 2024-11-29 公开号: CN119340410A

3. 具有两种碲配位结构的碳基催化剂及其制备方法和应用
西安交通大学
范修军; 孙波
公开日期: 2024-03-22 申请日期: 2023-12-15 公开号: CN117737777A

4. 一种具有氮氧硅配位的电催化剂及其制备方法和应用
西安交通大学
范修军; 牟志星
公开日期: 2023-01-31 申请日期: 2022-10-27 公开号: CN115652354A

5. 富含边缘缺陷的硫、氮共掺杂石墨烯及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 牟志星
公开日期: 2022-01-21 申请日期: 2021-11-11 公开号: CN113957478A

6. 一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 李思殿; 刘辉
公开日期: 2020-08-11 申请日期: 2020-05-15 公开号: CN111514881A

7. 一种碲化钨-硼化钨异质结电催化剂及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 刘辉; 李思殿
公开日期: 2020-07-24 申请日期: 2020-05-15 公开号: CN111437841A

8. 一种富含氧空位的二氧化碳电化学还原催化剂及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 何强; 张献明
公开日期: 2020-06-02 申请日期: 2020-01-13 公开号: CN111215111A

9. 一种自支撑金属掺杂氮化铁电极的制备方法、产品及应用
山西大学
范修军; 董静; 刘静; 张献明
公开日期: 2020-05-29 申请日期: 2020-02-14 公开号: CN111206271A

10. 一种Ni-Fe双原子电催化剂及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 何强; 张献明
公开日期: 2020-05-22 申请日期: 2020-01-13 公开号: CN111185176A

11. 一种Ni-Fe双原子电催化剂及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 何强; 张献明
公开日期: 2020-05-22 申请日期: 2020-01-13 公开号: CN111185176A

12. 一种化学连接的非贵金属异质结构复合材料及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 杨洋; 张献明
公开日期: 2020-05-19 申请日期: 2020-02-14 公开号: CN111167502A

13. 一种含铁镍掺杂的氮化钽碳纳米薄膜一体化电极的制备方法和应用
山西大学
范修军; 彭赛松; 张献明
公开日期: 2020-04-14 申请日期: 2019-12-16 公开号: CN111005035A

14. 一种含铁镍掺杂的氮化钽碳纳米薄膜一体化电极的制备方法和应用
山西大学
范修军; 彭赛松; 张献明
公开日期: 2020-04-14 申请日期: 2019-12-16 公开号: CN111005035A

15. 一种限域生长钴纳米颗粒的氮化钽碳纳米薄膜一体化电极及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 彭赛松; 张献明
公开日期: 2020-04-10 申请日期: 2019-12-16 公开号: CN110983361A

16. 一种限域生长钴纳米颗粒的氮化钽碳纳米薄膜一体化电极及其制备方法和应用
山西大学
张献明; 范修军; 彭赛松
公开日期: 2020-04-10 申请日期: 2019-12-16 公开号: CN110983361A

17. 一种含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂及其制备方法和应用
山西大学
董静; 张献明; 卫昭君; 范修军; 杨洋
公开日期: 2018-12-07 申请日期: 2018-07-03 公开号: CN108940336A

18. 一种含氮掺杂的钴基碳纳米催化剂及其制备方法和应用
山西大学
范修军; 卫昭君; 董静; 杨洋; 张献明
公开日期: 2018-12-07 申请日期: 2018-07-03 公开号: CN108940336A

19. 一种制备金刚石晶体薄膜材料的装置和方法
山西大学
范修军; 赵岩; 王娟娟; 张献明
公开日期: 2018-07-06 申请日期: 2016-01-15 公开号: CN105603385B

20. 一种镍基一体化电极的制备方法、产品及应用
山西大学
范修军; 董静; 杨洋; 王娟娟; 张献明
公开日期: 2018-03-23 申请日期: 2017-10-19 公开号: CN107833758A

科研项目：

1. FeS2/Fe3C-石墨烯复合纳米多孔薄膜的可控制备及电催化析氢反应机理研究
立项时间: 2017-2019 项目经费：200000

2. 三维 WC/WTe2纳米多孔薄膜缺陷调控及电催化水分解机理研究
立项时间: 2021

项目合作

合作意向：

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基本信息

科研能力

项目合作

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