专家介绍:
本人的研究方向主要为低维纳米材料的设计合成、缺陷与电子结构调控及其在能源催化、柔性储能、生物传感和生物电子等领域中的应用。经过近些年不懈的努力,取得了如下一些研究或创新性成果:
(1) 在国际上较早提出相结构可作为有效手段来调控无机纳米晶的理化性能,实现了对一些金属(如:Ni等)和半导体纳米晶(如:PbSe、Cu2Se、CdS等)的相结构调控,发现介稳相的磁性、电化学发光、电或光催化等性能优于相应热力学稳定相;近年来将之拓展为广义的相工程策略,实现了对过渡金属化合物纳米晶光/电催化性能的有效调控;
(2) 建立了简单的固液相化学合成路线,开辟了纳米晶成核和生长过程分离的新途径,可控合成了一些高度单分散的金属纳米晶(如:Ni、Co、Cu、Ag等)、金属合金(如:CuxPdy、CoxPdy、PdxAgy、Pd2NiAg等)或异质纳米结构、过渡金属氧化物纳米晶、稀土倍半氧化物纳米带以及相应的复合或杂化纳米结构,探讨了其在电催化、生物传感和生物电子等领域中的应用;
(3) 借助静电组装和氢热还原、分散混合蒸发溶剂、原位合成组装以及组合超分子聚合物凝胶和可控热退火技术等策略, 可控合成了一系列强耦合的石墨烯(G)-MPd3(M = Fe、Cu、Ag、Au、Cr、Mo、W)纳米复合物(NCPs)、G-CuxPdy (Cu5Pd、Cu3Pd、CuPd、CuPd3、CuPd5) NCPs、MnxPdy/C 纳米杂化体(NHs)、珊瑚状Co2P2O7 NCs@超薄碳核壳NHs等杂化纳米结构,发现所得杂化纳米结构可在碱性介质中高效催化ORR或OER,且弄清了催化性能与组份、结构之间的关联, 实现了对ORR或OER反应途径的有效调控;
(4) 除了尺寸/形貌和相结构外,缺陷可作为另一种自由度在不改变材料化学组份的情况下实现对其电催化性能的调控,但目前关于缺陷方面的研究主要集中在阴离子或阳离子缺陷上,很少有关于孪晶或晶粒边界缺陷对电催化性能影响方面的报道。鉴于此,我们通过在不同气氛下氮化处理NiFe-LDH/GO复合前驱物,首次得到了富含孪晶或晶粒边界缺陷的Ni3FeN纳米晶/N-掺杂的石墨烯纳米杂化体(DR- Ni3FeN/N-G NHs)和几乎不含缺陷的Ni3FeN/N-G NHs, 发现前者的电催化OER性能远远优于后者,揭示或证实了孪晶或晶粒边界缺陷不仅可增强电催化活性,而且还可消除电催化过程中产生的应力,提高其稳定性;
(5) 设计合成了一些M-N-C 2D纳米结构或由此衍生的多孔纳米建筑或网络结构,提出了单原子和纳米团簇协同增强催化性能的学术思想;
(6)发展非水体系热合成方法及电化学沉积技术,合成了一些超薄2D纳米结构及相应的异质纳米结构, 实现了对其厚度、组份以及空间定向等方面的控制, 筛选出了几种高性能电极材料(如:SnSe2 纳米盘、SnSe 纳米片、石墨烯-PMo12纳米杂化体、3D 多孔SnS/S-G 杂化纳米建筑、垂直定向和高度穿插的CuSe 纳米片骨架、垂直定向的CuSe@Ni(OH)2杂化纳米片骨架、超薄NiCoAl- LDH纳米片/N-掺杂还原石墨烯纳米杂化体、富含缺陷的NiMnZn-LDH/Mo2CTx 杂化纳米片、垂直定向的CuSe@MnOOH和CuSe@FeOOH杂化纳米片骨架等), 并构建了高性能堆积型或平面内柔性全固态超级电容器或微超级电容器阵列, 充电后可持续驱动红、蓝、绿LED灯、学生用计算器等原型器件较长时间, 有望用于柔性或可穿戴电子产品、电子织物等领域;
(7)借助拓扑化学转换方法及可控热退火技术,合成了几种新颖的、大尺寸、介孔金属磷化物单晶纳米片、空心纳米结构或相应的杂化纳米结构,发现其具有优异的电催化HER和OER性能,有望用于碱性水电解制备清洁的H2燃料。
截至目前,在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Nano, J. Am. Chem. Soc., Appl. Catal. B: Environ, Small, J. Mater. Chem. A, Biosens. Bioelectronic., Chem Sci., ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Phys. Chem. Lett., Nanoscale, Chem. Commun., Chem Eur. J, Inorg. Chem. Front. J. Phys. Chem. C等学术期刊上发表论文100多篇, 它引4200多次, H-index为36;申请或授权国家发明专利7项。