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4.24】功能材料沙龙第36期活动
题目1:面向应用的锂空气(氧气/氮气)电池关键材料与器件
题目2:场致效应增强催化反应及其机理研究
2018-04-20 | 供稿: 青年职工俱乐部        【 】【打印】【关闭

  报 告 一:面向应用的锂空气(氧气/氮气)电池关键材料与器件

  主讲嘉宾:张新波 研究员(中国科学院长春应用化学研究所)

  报 告 二:场致效应增强催化反应及其机理研究

  主讲嘉宾:刘敏 教授(中南大学)

  时间:4月24日(周二)14:00-17:00

  地点:李薰楼356会议室

  报告一简介:

  锂-空气二次电池因具有比现有锂离子电池高出1~2个数量级的理论比能量,是最能够取代汽油的电池种类。然而受限于电解液和空气电极等性能的严重不足,现有锂-空气电池存在能量转化效率低、倍率性能差和循环寿命短等亟待解决的难题。首次提出了石墨烯一体化空气电极的概念,成功地在泡沫镍基体中构筑了三维多孔石墨烯。泡沫镍所具有的高导电性,结合多孔石墨烯合适的孔道结构,使得所制备的锂-空气电池表现出优异的倍率性能;通过借助和发挥稀土钙钛石型复合氧化物优异的电催化性能,有效降低了锂-空气电池充/放电过电位,进一步大幅提高了能量转化效率和倍率性能;首次设计和制备了可反复工作的高性能柔性锂空气电池;提出并验证了锂-氮气电池的可行性。

  主讲嘉宾简介

  张新波,1978年生,中国科学院长春应用化学研究所研究员,国家基金委“杰出青年基金”获得者,稀土资源利用国家重点实验室副主任。主要从事电池与电催化研究,已在Nat. Energy、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Chem、Joule、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem. Soc. Rev.等期刊上以第一作者或通讯作者发表SCI论文100余篇,被他人正面引用12000余次,论文引用H因子为59。多篇论文被NatureScience等期刊亮点报道;31篇论文入选ESI高被引论文,11篇论文被选为热点文章;申请国家发明专利16项(1项已授权),日本专利2项;在国内外专业学术会议作邀请50余次。承担国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等科研课题。获中科院“百人计划”(2011年,结题“优秀”),国家基金委“优秀青年基金”(2014年,结题“优秀”),中组部和“青年拔尖人才”(2015年)支持。

  报告二简介

  CO2的电化学还原为可再生能源的储存和碳基化学原料的可持续合成提供了一条极具前途的途径。CO2还原反应的低活性和选择性是该过程中的一个关键挑战。实现低过电位还原CO2,高电流密度下较长时期内生成所需产品,和选择性反应且无有害副产物生成是追求的理想目标。然而,目前CO2还原反应仍然受到CO2在水性电解质中溶解度低的限制,导致相比于CO2还原反应其质子更加有利于还原成H2,从而削弱反应的选择性。刘敏教授等人发展的场诱导反应物浓度技术可以增强CO2还原反应过程。通过形成纳米针阵列电极,在施加低外加过电位的情况下就能产生高局域电场。高电场富集电解质阳离子,同时阳离子带动局域高浓度CO2形成活性CO2还原表面。模拟结果显示,相比于准平面区域,纳米针尖可以获得提高10倍以上的电场。在CO2还原为CO的过程中,利用自下而上的方法合成的金纳米针电极,在−0.35 V的低电位情况下,可以获得创纪录的低起始电位和创纪录的高几何电流密度,同时具有几乎定量的法拉第效率(> 95%)。这个电流密度超越之前报道的最好的金纳米棒,金纳米颗粒和氧化衍生的贵金属催化剂一个数量级。纳米针电极可以在无机水性电解质中稳定连续反应超过8个小时。场诱导反应物浓度的概念也被用来构造其它金属纳米针和金属或金属硫化物包覆的金纳米针。这些电极也极大增强了CO2转换成烃的效率,证明了场诱导反应物浓度概念的广泛适用性。

  主讲嘉宾简介:

  刘敏,1982年出生,教授,博士生导师,中组部“青年千人计划”,湖南省“青年百人计划”,湖南省科技创新平台与人才计划,超微结构与超快过程湖南省重点实验室、粉末冶金国家重点实验室成员。湖南师范大学理学学士、硕士,中科院电工所工学博士。2010-2015年日本东京大学特任研究员、主任研究员,2015-2017年加拿大多伦多大学博士后,于2017年8月加入中南大学。

  近年来在能源环境催化材料及器件领域取得了多项创新成果,在Nature, Science, Nature Photonics, Nature Chemistry, Nature Communications, Science Advances , Journal of the American Chemical Society, Advanced Materilals, Angewandte Chemie International Edition, Nano Letters, ACS Nano等国际权威学术期刊上发表论文60余篇,论文他引>2500次,H-因子为27,相关研究成果多次被 Science Daily, Science News, Phys.org, 福布斯等新闻媒体报道。担任10余个国际主要学术期刊审稿人。申请中国、加拿大日本发明专利20余项,其中13项已经授权。博士毕业论文被评为2011年中科院优秀博士论文。

  

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