為進(jìn)一步促進(jìn)材料科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際學(xué)術(shù)交流，在教育部“春暉計(jì)劃”的支持下，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院將攜手中國(guó)旅德學(xué)者化學(xué)化工學(xué)會(huì)，于9月15日共同舉辦學(xué)術(shù)交流報(bào)告會(huì)，歡迎各高校感興趣的師生親臨現(xiàn)場(chǎng)交流！活動(dòng)具體信息如下：
主題：春暉計(jì)劃-中國(guó)旅德學(xué)者化學(xué)化工學(xué)會(huì) 學(xué)術(shù)交流報(bào)告會(huì)
主講人：周亞洲博士/趙汝艷博士/王魏博士/何秋博士/龔慶博士
主持人：肖蔭果 新材料學(xué)院副教授/王明超 新材料學(xué)院助理教授
時(shí)間：2025年9月15日（星期一）09:00-12:00
地點(diǎn)：北京大學(xué)深圳研究生院 C103教室
講座語言：中文
周亞洲，中國(guó)旅德學(xué)者化學(xué)化工學(xué)會(huì)（GCCCD）萊茵普法分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，江蘇大學(xué)材料與科學(xué)學(xué)院副教授，德國(guó)美因茨馬克斯·普朗克聚合物研究所（MPI-P）高級(jí)博士后研究員，師從德國(guó)科學(xué)院、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院院士KlausMüllen教授。周亞洲博士課題組長(zhǎng)期研究非均相催化劑的開發(fā)，尤其是單原子催化劑（SACs），主要聚焦于SACs 的理性設(shè)計(jì)與精準(zhǔn)合成，深入探索原子結(jié)構(gòu)—催化性能的構(gòu)效關(guān)系，并推動(dòng)其在電解水、質(zhì)子交換膜燃料電池、光催小分子轉(zhuǎn)化、二氧化碳催化轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品等前沿方向的應(yīng)用。迄今為止，周博士已在Nat. Commun、JACS、Angewandte Chemie、Adv. Mater.、Adv.Energy Mater.、Adv. Funct.Mater.等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表論文90余篇，論文被引超過3500次，H指數(shù)為33，主持和參與了包括歐盟Horizon項(xiàng)目、德國(guó)科研基金會(huì)（DFG）及國(guó)家自然科學(xué)基金（NSFC）、國(guó)家博士后項(xiàng)目、國(guó)家博士后特別資助等在內(nèi)的多項(xiàng)重要科研項(xiàng)目。
非均相催化是現(xiàn)代工業(yè)過程中的核心技術(shù)。當(dāng)負(fù)載型納米顆粒被縮減至單原子極限時(shí)，形成的單原子催化劑（SACs）展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這些分散的金屬原子位點(diǎn)具有明確的配位結(jié)構(gòu)，能夠開啟不同于傳統(tǒng)催化的新反應(yīng)路徑。SACs 不僅在苛刻環(huán)境下保持高穩(wěn)定性，還實(shí)現(xiàn)了金屬原子的最大化利用率，契合可持續(xù)化學(xué)的發(fā)展目標(biāo)。然而，其可重復(fù)性和規(guī)模化合成仍存在挑戰(zhàn)，尤其是在催化劑載體上實(shí)現(xiàn)高密度單原子位點(diǎn)并避免金屬團(tuán)聚，這與熱解過程中原子擴(kuò)散與穩(wěn)定之間的平衡密切相關(guān)。
本報(bào)告將介紹幾種單原子合成策略，探討離子、有機(jī)金屬配合物以及顆粒等不同金屬前驅(qū)體向單原子轉(zhuǎn)化的途徑及可能機(jī)制。與此同時(shí)，將重點(diǎn)討論單原子催化劑在電催化氧還原反應(yīng)（ORR）、二氧化碳還原反應(yīng)（CO?RR）以及有機(jī)合成中的應(yīng)用潛力，并結(jié)合實(shí)例探討原子結(jié)構(gòu)–催化性能的構(gòu)效關(guān)系。這些研究為高密度 SACs 的規(guī)模化合成和廣泛應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)，也為構(gòu)建經(jīng)濟(jì)可行的新型催化體系開辟了新方向。
趙汝艷，目前在馬普微結(jié)構(gòu)物理研究所（合作導(dǎo)師：馮新亮教授）開展博士后研究工作，研究方向?yàn)橥?拉電子型二維共軛高分子。博士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所（導(dǎo)師：劉俊研究員）。迄今已發(fā)表SCI論文30余篇，第一作者（含共同）論文14篇，包括Nat.Mater.，J.Am. Chem. Soc.，Angew.Chem. Int. Ed.，Acc.Chem. Res.，Chem.Sci.，Macromolecules，Chem.Mater.等，4篇論文入選ESI高被引論文，2篇被選為熱點(diǎn)論文，獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利2項(xiàng)。郵箱: ruyan.zhao@mailbox.tu-dresden.de。
傳統(tǒng)的一維線性共軛高分子僅在鏈狀共軛骨架上展現(xiàn)出有效的共軛和高效的傳輸。二維共軛聚合物將共軛拓展到二維共軛平面，可以建立多個(gè)電荷傳輸通道，有望突破電荷傳輸?shù)钠款i，實(shí)現(xiàn)高效電荷傳輸。我們借鑒線性共軛高分子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)展出一類給受-體型晶態(tài)二維共軛高分子。這類二維共軛高分子具有高度彌散的電子結(jié)構(gòu)，載流子的離域范圍廣、有效質(zhì)量低，理論計(jì)算表明在完美晶體中可實(shí)現(xiàn)超過1800cm2?V?1?s?1的電子遷移率，利用光泵浦太赫茲探測(cè)技術(shù)測(cè)試的多晶粉末的本征載流子遷移率超過300 cm2?V?1?s?1 ，從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了共軛維度拓展帶來的類能帶高效電荷傳輸性質(zhì)。進(jìn)一步調(diào)控推-拉電子效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了罕見的以電子傳輸為主導(dǎo)的二維共軛高分子。進(jìn)一步利用其快速的電荷轉(zhuǎn)移與分離特征，制備出超高靈敏度化學(xué)電阻器，性能顯著優(yōu)于已報(bào)道的化學(xué)電阻傳感器，從器件水平展示了這一類二維共軛高分子的巨大應(yīng)用潛力。
▌個(gè)人簡(jiǎn)介
王魏，現(xiàn)為德累斯頓工業(yè)大學(xué)CSC公派博士，導(dǎo)師為德國(guó)科學(xué)院院士和歐洲科學(xué)院院士Gianaurelio Cuniberti教授。研究方向?yàn)楣δ躆OF材料的制備及微傳感器件開發(fā)。碩士畢業(yè)于西北大學(xué)。迄今共發(fā)表學(xué)術(shù)論文19篇，其中以第一作者（含共一）論文13篇，包括Angew. Chem. Int. Ed., ACS Sens., Chem Eng J, Carbon, Nanoscale Horiz., ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Alloys Compd。1篇論文入選ESI高被引論文，1篇被選為熱點(diǎn)論文，獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利4項(xiàng)，德國(guó)發(fā)明專利受理1項(xiàng)。參與德國(guó)科研基金會(huì)（DFG）目前擔(dān)任中國(guó)旅德學(xué)者化學(xué)化工學(xué)會(huì)（GCCCD）薩克森州和德累斯頓分會(huì)會(huì)長(zhǎng)。郵箱: wei.wang1@mailbox.tu-dresden.de。
有毒氣體如硫化氫（H2S）和二氧化硫（SO2）在環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全和健康診斷中具有重要意義，其痕量檢測(cè)始終是氣體傳感領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)。金屬有機(jī)框架（MOFs）和共價(jià)有機(jī)框架（COFs）因其可設(shè)計(jì)性、孔道結(jié)構(gòu)和功能化潛力，成為新一代氣體傳感材料的理想候選。本報(bào)告將介紹我們?cè)?MOF 和 COF 材料氣體傳感方面的兩項(xiàng)進(jìn)展：一方面，通過 MOF 衍生策略構(gòu)筑功能化碳材料，實(shí)現(xiàn)了對(duì) H2S 的高效識(shí)別與穩(wěn)定響應(yīng)，揭示了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與氣體相互作用的內(nèi)在機(jī)理；另一方面，基于推–拉電子分子設(shè)計(jì)合成了二維共軛聚合物/COF 材料，展現(xiàn)出優(yōu)異的電荷傳輸特性，并在 SO2 檢測(cè)中表現(xiàn)出突出的潛力。這些研究表明，框架材料通過合理的結(jié)構(gòu)與電子調(diào)控，能夠?yàn)樾滦透哽`敏、選擇性好、可持續(xù)的氣體傳感器提供有效解決方案，并拓展其在環(huán)境保護(hù)與健康診斷中的應(yīng)用前景。
何秋，現(xiàn)為卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）-四川大學(xué)交流博士后，德國(guó)導(dǎo)師為KIT納米科技所“多尺度模擬和虛擬設(shè)計(jì)”研究中心主任WolfgangWenzel教授，國(guó)內(nèi)導(dǎo)師為國(guó)家創(chuàng)新長(zhǎng)期項(xiàng)目特聘專家、四川省峨眉計(jì)劃創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、湖北省“百人計(jì)劃”入選者趙焱教授。何秋博士畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，研究方向?yàn)樾滦透咝阅茈姵貎?chǔ)能和催化材料的開發(fā)和理論模擬，迄今為止，已在國(guó)際SCI期刊如AdvancedMaterials、NatureCommunications、Angewandte ChemieInternational Edition、AdvancedEnergy Materials等上發(fā)表60余篇論文，其中第一作者和通訊論文30篇，共同一作9篇，排名第二的論文9篇，個(gè)人H指數(shù)31。郵箱: qiu.he@kit.edu。
鋰-硫電池是一種極具發(fā)展前景的新型儲(chǔ)能體系，采用鋰金屬負(fù)極（理論比容量3860 mAh g?1）和單質(zhì)硫正極（理論比容量1675mAh g?1）。其基于金屬鋰的沉積/溶解與硫的轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制，理論能量密度高達(dá)2500 Wh kg?1，顯著優(yōu)于現(xiàn)有鋰離子電池。盡管硫正極存在的導(dǎo)電性差和體積膨脹等問題已在前人研究中得到有效緩解，但仍面臨容量保持率低、倍率性能差的挑戰(zhàn)，這主要源于其本征復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)和緩慢的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。因此，開發(fā)高效催化劑已成為當(dāng)前鋰-硫電池研究的重點(diǎn)課題。此外，提升鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定性和庫侖效率也是實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。
在本報(bào)告中，何秋博士將結(jié)合其近年來的研究成果，系統(tǒng)介紹鋰-硫電池中密度泛函理論計(jì)算的應(yīng)用，展示其預(yù)測(cè)的一系列有潛力的碳基單/雙金屬和金屬有機(jī)框架化合物催化材料，并闡明其在原子尺度上的作用機(jī)制與規(guī)律，揭示材料本征物化屬性與電化學(xué)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。此外，何秋博士還將介紹如何通過實(shí)驗(yàn)與理論模擬相結(jié)合，借助隔膜改性調(diào)控鋰離子分布，穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極界面，從而實(shí)現(xiàn)無枝晶鋰沉積，有效提升其庫侖效率與循環(huán)壽命。這些研究不僅為發(fā)展實(shí)用化鋰-硫電池提供了理論指導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，也為新型電池催化材料的設(shè)計(jì)開辟了新思路。
龔慶，中國(guó)旅德學(xué)者化學(xué)化工學(xué)會(huì)（GCCCD）理事，GCCCD2022-2025年年會(huì)組委會(huì)主席/聯(lián)席主席，卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）助理研究員，德國(guó)MoSt2Energy有限公司副總經(jīng)理。德國(guó)宇航中心（DLR）/斯圖加特大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士。自2019年起致力于高溫氯鹽儲(chǔ)導(dǎo)熱技術(shù)、卡諾電池技術(shù)、光熱發(fā)電技術(shù)、液態(tài)金屬電池技術(shù)和二氧化碳有機(jī)電還原技術(shù)等研發(fā)。在高溫熔鹽系統(tǒng)安全運(yùn)行監(jiān)控技術(shù)和新型氯鹽熔鹽超高溫（>750攝氏度）儲(chǔ)導(dǎo)熱技術(shù)等領(lǐng)域獲得突破，發(fā)表熔鹽技術(shù)相關(guān)論文8篇，被引約260次，熔鹽技術(shù)相關(guān)國(guó)際授權(quán)專利3項(xiàng)。主持和參與德國(guó)聯(lián)邦教育部（BMFTR）項(xiàng)目，中國(guó)基金委NSFC與德國(guó)科學(xué)聯(lián)合會(huì)DFG聯(lián)合資助的中德國(guó)際合作研究項(xiàng)目，德國(guó)宇航中心技術(shù)轉(zhuǎn)讓局項(xiàng)目等。獲得DAAD-DLR“全額博士獎(jiǎng)”，斯圖加特大學(xué)最高榮譽(yù)等級(jí)博士（summacum laude）等榮譽(yù)。郵箱：qing.gong@most2energy.com。
用于大規(guī)模能源存儲(chǔ)的熔鹽卡諾電池技術(shù)：—— 從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化的產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐
大規(guī)模儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)可再生能源高比例接入與電力系統(tǒng)靈活運(yùn)行的關(guān)鍵，而基于熔鹽的卡諾電池技術(shù)因其高效性與可擴(kuò)展性，正逐漸成為重要的技術(shù)方向。針對(duì)高溫氯鹽儲(chǔ)熱體系在成本效益、材料兼容性及力學(xué)性能方面面臨的“三難問題”，報(bào)告了一整套腐蝕控制策略，包括腐蝕機(jī)理解析、原位監(jiān)測(cè)、電解凈化、腐蝕抑制劑添加等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，通過該策略，鐵基合金在氯鹽體系中的腐蝕速率可降低至 <15 μm/年，達(dá)到了工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在研究成果的推動(dòng)下，MoSt2Energy 有限公司成立并開展了熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化探索，其產(chǎn)品與服務(wù)涵蓋熔鹽腐蝕控制與監(jiān)控系統(tǒng)、鹽處理與預(yù)加熱設(shè)備、移動(dòng)式儲(chǔ)熱系統(tǒng)及商業(yè)電站改造與設(shè)計(jì)，形成了從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化的完整轉(zhuǎn)化路徑。該研究和實(shí)踐表明，熔鹽卡諾電池不僅具備理論與實(shí)驗(yàn)可行性，更在工程與商業(yè)化方面展現(xiàn)出廣闊前景，為未來低碳能源體系建設(shè)提供了重要支撐。
