1992 年留学日本,获日本九州大学理学博士学位后任日本科学技术厅事业团(JST)国家重点研究博士后研究员,后就职于日本产业技术综合研究所(AIST)九洲中心。2004 年 6 月被聘为日本九州大学大学院理学研究院助教授。在日本工作期间曾在英国皇家学院(Imperial College London,James. Durrant Lab)和瑞典皇家学院(KTH, Anders Hagfeldt Lab)及美国加洲理工学院(Caltech, Michael Hoffmann Lab)做访问学者。2007 年 1 月被大连理工大学精细化工国家重点实验室聘为教授,博士生导师。
主要研究方向为从事纳米功能材料的设计及合成以及在新能源器件中的应用。其中包括 1)开展半导体纳米功能材料的设计及合成,并将其应用到新型第三代太阳能电池,比如染料敏化太阳能以及钙钛矿太阳能电池中,并研究其机理。2)开发过渡金属无机催化剂,以及具有杂原子的有机碳骨架的二元或三元催化剂,并将其应用于燃料电池中。3)开发正负极材料和离子液体并将其应用于锂、钠,铝离子电池,并开展其机理研究。
演讲题目:氮掺杂石墨烯的催化活性及在燃料电池中的应用
主题会场石墨烯在燃料电池领域的应用
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内容摘要
燃料电池(Fuel Cells,FCs)是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有能源利用效率高、清洁环保、携带方便等优点,已被实际应用于多个领域。但是由于其阴极氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)所使用的电催化剂(贵金属铂,Pt)价格昂贵,FCs的商业化进程受到严重影响。开发非铂 ORR电催化材料是解决这一瓶颈问题的重要途径。二维碳材料,尤其是掺氮石墨烯,具有比表面积大、电子传导能力强、热稳定性好、机械强度高等优点,被认为是有希望替代Pt的ORR阴极电催化材料。目前已报道的掺氮石墨烯在碱性介质中具有优良的ORR催化活性,但其在酸性介质中的ORR催化活性较差。
针对这一问题,本文采用尿素作氮源,通过调控氧化石墨烯和尿素的热解温度,制备了一系列掺氮石墨烯,将其应用于ORR并进行了一系列结构表征和电化学性能研究。研究结果表明,掺杂石墨烯中N元素有多种存在方式(如吡咯N和吡啶N),热解温度影响N元素分布,其中,结构缺陷度高、各种N形态分布均衡的掺杂石墨烯在碱性介质和酸性介质中均表现出优异的ORR催化活性。
Fig. 1. (a) and (b) SEM and TEM images of GO. (c) LSV curves of NG-1000 in O2-saturated 0.1 M KOH solution at different rotation rates
参考文献
1. Xiaogong. Bai Tingli Ma et al. Journal of Power Sources 306 (2016) 85-91