研究兴趣

电催化:

      我们于上世纪90年代初建立了能制备多种金属各种取向单晶电极的实验室。系统研究了电催化剂的表面结构效应,揭示了呈开放表面结构的高指数晶面具有高催化活性的规律,提出了椅式结构电催化活性位模型,为理性设计合成高活性电催化剂奠定了基础。近年来创建了高指数晶面/高表面能金属纳米晶控制合成的电化学方法,首次制备出高催化活性的二十四面体铂纳米晶,显著提升了催化活性,研究结果发表于Science,被Science的专文评价为“纳米催化剂合成的重大突破”;被美国C&EN评为2007年度化学24项重大研究进展之一,被英国皇家化学会Chemistry World评为2007年度化学40项最前沿研究之一。我们进一步把方波电位方法发展成金属纳米催化剂形状控制合成的通用方法,制备出一系列高指数晶面结构/高表面能的金属和合金纳米催化剂,实现了高表面能铂、钯、铑、金、铁等金属及钯铂、铂铑等合金纳米催化剂的理性设计、系统合成和性能调控。进一步研究高指数晶面/高表面能金属纳米催化剂的表面过程和性能,揭示催化剂结构和性能的构效规律。


锂离子电池:
     
      我们于2002年开始锂离子电池研究,主要集中在电极材料制备和界面过程原位表征等方面。在正极材料方面,首次实现锂离子电池层状正极材料的晶面结构的调控,合成出高表面能{010}晶面占优的富锂锰基固溶体层状结构纳米片正极材料,其嵌脱锂活性得到显著提升,大幅度提升了倍率性能,被Angew Chem Int Ed综述评价”…提供了一个评判电极材料性能的新标准”。在负极材料方面,我们首次报道了用于锂离子电池硅基负极材料的瓜尔豆胶和海藻酸水凝胶粘结剂。这两种新型粘结剂能大幅提高了硅基材料的电化学性能。在界面研究方面,发展了电化学原位红外光谱技术,并用于非水体系研究,从分子水平研究电解液的分解、固体电解质膜生成和锂离子嵌/脱等界面过程。 


原位红外光谱:

    我们于1990年建立了国内第一套电化学原位红外反射光谱系统,随后又创建了电化学原位显微红外反射光谱、步进扫描时间分辨红外反射光谱等一系列居国际先进水平的原位红外反射光谱技术。将显微红外光谱与微电极阵列相结合,实现了对电极表面结构和性能的分子水平快速组合分析;将步进扫描红外光谱与显微红外光谱和微电极相结合,解决了电极/电解质固/液界面电化学体系时间常数太大的难题,把电化学原位红外反射光谱的时间分辨率提高到国际上迄今最快的10μs。我们运用所建立的各种原位红外反射光谱技术,从分子水平层次系统深入地研究醇类有机燃料小分子氧化、氨氧化、二氧化碳还原、以及氨基酸分子吸附等反应过程,阐明有关反应机理和动力学,并进一步将原位红外光谱拓展到非水体系,研究锂离子二次电池的界面过程。

 

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