专家介绍:
东北师范大学化学学院教授,博士生导师,吉林省分析测试技术学会常务理事,Chinese Chemical Letters青年编委,Polyoxometalates 青年编委,主要从事有关多酸、无机微纳米材料的设计合成及催化性能研究。目前,已在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., ACS Energy Lett.等
国际著名杂志以第一或通讯作者发表 SCI 研究论文 80 余篇,文章他引 5000 余次,h 因子 39。主持国家自然科学基金面
上项目、青年基金项目、吉林省科技厅项目、东北师范大学青年拔尖人才项目等。申请国家专利 4 项;曾荣获吉林省杰
青、Stanford University 全球前 2%顶尖科学家“2021 年度科学影响力排行榜”、2019 年香江学者、2018-2019 年连续两
年荣获英国皇家化学会能源与可持续领域杂志 Top 1%高被引中国作者、2018 年东北师范大学青年拔尖人才和“仿吾计
划”青苗人才、2014 年吉林省优秀博士学位论文等。主要学术贡献、创新成果及其科学价值如下:
1)利用多酸组成结构可调,具有明确单晶结构和均一纳米尺寸等特点,创新性地提出以多酸作为连接微观原子、分子与宏观微纳米材料的理想介观模型(J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 10066;Adv. Energy Mater., 2018, 8, 1801139;Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, e202202914;Sci. Bull., 2021, 66, 1764),对传统析氢催化剂的界面活性位点及其催化机理等进行深入研究:选择铂基多酸作为分子模型,对氧化态Pt在氧化钨表面的析氢过程进行了详细研究,证实了Pt-O是金属氧化物表面氧化态铂真正的析氢活性中心,并深入揭示了其协同析氢机理,拓展了人们对氧化态Pt电催化析氢过程的认识 (Nat. Commun., 2020, 11, 490)。该工作一经发表即被Nat. Commun.选为Energy Materials 领域Editors´ Highlights paper;以具有明确结构的含单原子铂的多酸作为分子模型,首次深入揭示了载体、配位几何构型与单原子Pt 析氢性能的内在构效关系,加深了人们对单原子Pt析氢机理的认识 (ACS Energy Lett., 2021, 6, 4055)。该工作被丹麦著名化学家María Escudero-Escribano在ACS Energy Lett.的Energy Spotlight版块做大篇幅评述“这些结果展示了多酸作为氧化物模型研究复杂难题的吸引力”(ACS Energy Lett., 2021, 6, 4413)。
2)创新性地提出以多酸作为优异的分子预组装平台,通过对多酸的系列调控,从原子、分子水平实现了对析氢电催化剂的精准调控和优化,制备了一系列组成可控,尺寸形貌均一,性能可调的新型催化剂(Energy Storage Mater., 2022, 45, 741; Adv. Sci., 2022, 9, 2202417; Chem. Sci., 2020, 11, 3007),例如:选择富磷多酸首次成功制备了超细纯相多金属磷化物CoMoP@C电催化剂,该催化剂在高电压下展现优于商业20% Pt/C 的析氢活性和稳定性,且可直接应用于电解海水制氢(Energy & Environ Sci, 2017, 10, 788);该工作目前他引超460次,入选当年的热点论文。此外,通过选择具有天然准界面的高核过渡金属取代型多酸,首次制备了多维多界面Ni/WC@NC,并揭示了其多界面协同催化析氢机理(Energy Environ. Sci., 2018, 11, 2114)。该研究不仅从分子水平实现了对多维多界面催化剂的合理设计和调控,更深入揭示了其多界面协同催化机理,这为新型高效多组分HER电催化剂的设计带来了新的希望和启示。清华大学李亚栋院士评论该工作为:“在异质结构的催化剂中,相界面的合理构建对(催化剂)电荷转移效率和反应活性起到关键性作用。”(Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 1295)。
3)为避免发展电解水制氢前期昂贵的设备投入,解决其产品单一,经济效益低等问题,候选人创新性地提出将电催化析氢与已有的化工生产,如:氯碱工业,有机电合成等耦合联产(Energy Environ. Sci., 2021, 14, 6191),以实现高效、低成本制氢。基于此,我们设计并制备了在碱性电解质溶液中具有超高电催化析氢活性的Ru/WNO@C催化剂,初步实现了高效电解水制氢与绿色、低能耗氯碱工业的耦合联产(Energy Environ. Sci., 2019, 12, 2569);此外,我们还首次成功制备了适用于苛刻氯碱条件下高效稳定运行的Ru/Ni/WC催化剂(Adv. Energy Mater., 2022, 12, 2200332)。该催化剂将析氢-氯碱槽压较传统低碳钢电极降低了近400 mV,有望每年节能近十亿元,该工作展现了电解水制氢与氯碱耦合联产的巨大经济前景。同时,基于多酸氧化还原电解质我们还开发了电解水制氢与生物质到甲酸高效转化(中国专利:2021109113787.0)及其苯甲醇到苯甲醛转化(中国专利:202210325116.7)等的耦合联产,这些为高效、低成本、多途径电解水制氢提供了理想的解决方案,有效促进了其规模化实际应用。