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高效催化与能源转化实验室

时间:2024-06-17

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实验室介绍

高效催化与能源转化实验室在首席科学家曹传宝教授的带领下,致力于能源转化催化材料、太阳能转化相关材料、能源存储材料与器件和高分子材料的能量吸收研究等方面的教学和科研工作。实验室创新制备了高负载的非贵金属单原子,营造单原子所处的特殊结构环境,大幅提升单原子催化性能,采用不同方法制备的不同结构的非贵金属催化剂应用于OER、HER催化过程、金属-空气电池等,表现出优异的性能;利用原位表征等技术研究了表面催化过程,制备了特定结构的半导体纳米材料应用于光催化产氢,产氢性能处于国际先进水平。实验室针对能量转化与储存中存在的科学及工程问题,开展基础及应用研究,开发高性能的催化材料以及能量存储材料,期望将这些材料应用到实际中,为国家的发展作出自己应有的贡献。

建设定位及目标

实验室坚持中、长期发展目标,进一步发展具有中国特色的高效催化材料、新工艺和有创建性的理论。保持和加强实验室在高效催化材料领域的优势地位,在能源转化催化材料、太阳能转化相关材料、能源存储材料与器件和高分子材料的能量吸收等研究方向上达到国际先进水平,承担国家重要科学研究任务,力争做出国际领先水平的重要原创性工作,为国家培养大批优秀人才,积极推动科研成果产业化,服务社会、服务经济建设,为增强我国相关学科的国际竞争力和实现可持续发展做出贡献。

研究方向

1. 能源转化催化材料:围绕高效催化剂的制备,以非贵金属单原子催化剂制备为主,研究不同方法制备的不同结构的单原子催化剂的催化性能与结构上的关系,将其应用于不同领域,包括传统的工业催化领域以及能源转化领域,特别关注金属空气电池的研究。

2. 太阳能转化相关材料:主要关注绿氢的催化产生和二氧化碳转化,利用太阳能催化转化产生氢气以及转化CO2,研究材料结构与光催化性能的关系,特别关注异质结构材料,利用不同特性的材料来提升光吸收及载流子寿命,提升氢气的产率,寻找绿氢的新应用场景。研究利用太阳能催化转化CO2为有用的含碳材料。

3. 能源存储材料与器件:重点关注镁离子电池正极材料的研究,主要关注的问题是提高镁电池的电压,在机理研究的指导下进一步提升镁电池的放电电压,为镁电池的商业化铺平道路。

4. 高分子材料的能量吸收研究:主要关注高分子材料特别是聚氨酯材料在减震降噪方面的应用研究,着重研究性能机理,利用基础研究进一步优化提升产品的性能。

研究成果

1. 基础研究方面,在单原子催化剂的制备及其性能研究方面处于国际先进水平,相关成果发表在Nat. Comm、ACS Nano、Applied Catalysis B等杂志上;

2. 在光催化能量转化研究中,在产氢以及光催化降解方面发表多篇高水平论文,相关成果发表在Nat. Comm、Energy Storage Materials等杂志上;

3. 团队在高分子材料如聚氨酯以及纤维素材料的研究中,在减震抗噪等能源相关领域取得了突破性进展,其产品实现了产业化并占据国内龙头地位;

4. 在能源存储材料与器件研究中,研究了不同类型的材料以及性能,处于国际先进水平, 特别是镁电池的研究国际上领先;

5. 过去的几年中团队共发表高水平论文300余篇,获授权专利100多项,制订地方及团体标准10余项,获得北京市自然科学二等奖,中国发明协会一等奖,山东省科技进步二等奖等奖项。

实验室成员

曹传宝教授,新世纪人才,Fellow of International Advanced Materials Association. 在Adv. MaterJACS,Nat. Comm等杂志发 表论文400余篇,他引数15400余次,H因子65,获授权专利40多项,专著一部,教材3本,获北京市自然科学二等奖。

邹美帅教授,博士,北京理工大学党委常委、副校长,珠海校区党委书记兼校长,教育部“长江学者”,国家万人计划青年拔尖人才,173计划项目技术首席。兼任中国发明协会理事及会士、中国国防工业企业协会两用技术创新分会副理事长、中国兵工学会火炸药专业委员会委员、中国化工学会新材料专业委员会委员。主要研究领域为功能高分子及含能材料,主持军委科技委重点项目、国防重大专项、装备预先研究、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等科研项目多项,获中国发明协会创新创业奖一等奖、中国兵工学会青年科技奖、中国产学研合作创新奖等省部级奖励多项。在Chem. Eng. J、J. Power Sources、Int. J. Hydrogen Energy、《推进技术》、《含能材料》等国内外期刊发表学术论文80余篇;出版教材1本、专著1部;申请国防/国家发明专利共计80余项。

朱有启副教授,2016于北京理工大学获得博士学位,清华大学博士后研究, 2022年转为长聘副教授,博士生导师。主要从事低维纳米材料的设计合成与应用研究,尤其是超薄类石墨烯二维纳米材料的可控制备及其在能量储存与转换方面的应用研究、单原子催化剂和纳米催化化学研究等。在Nat. Commun、ACS Nano、ACS Catal、Adv. Funct. Mater、Appl. Catal. B、Small、Nano Res等期刊发表第一或通讯作者SCI论文60余篇,申请国家发明专利6项,获得授权4项。主持国家自然科学基金面上项目、博士后基金及企业横向项目多项。获得北京市自然科学二等奖。担任Nano Res、JMCA、JPCL、ACS AMI等国际期刊独立审稿人。入选23年全球前2%顶尖科学家榜单。

郭冰之副教授,博士后,清华大学访问学者。主要从事功能材料、纳米复合材料方面的科研工作。主持广东省和珠海市产学研等多项科研项目,参与国家“973”专项,国家自然科学基金等,发表论文十余篇,其中SCI,EI索引8篇,申请国家发明专利8项,授权4项。

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