济南大学材料学院魏涛

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魏涛，1982年10月出生，男，沂城街道石良店子村人。现任济南大学材料科学与工程学院教授。2002年7月，毕业于沂水县第二中学，同年9月考入鲁东大学物理系，从事基础物理研究；2006年9月，考取吉林大学物理学院攻读理学硕士研究生，先后获得“吉林大学优秀研究生”“优秀研究毕业生特等奖”等荣誉称号；2009年9月，考取华中科技大学材料学院攻读材料学博士研究生，2012年12月毕业，获工学博士学位，主要从事燃料电池和锂离子电池的研究工作。
        2013年3月至2014年3月，在美国南卡罗来纳大学(University of South Carolina, USC)从事博士后研究，期间主要从事钠离子电池和固体氧化物燃料电池低温电解质的研究；2014年3月至2015年9月，在佐治亚理工学院从事博士后研究，主要从事飞利浦公司和通用汽车旗下的燃料电池产业化研究。2015年9月入职济南大学材料科学与工程学院，2016年6月获评为教授。
        在从事博士后研究工作期间和多个研究机构、高校以及能源相关高科技公司合作，诸如NETL、 美国西北大学、美国伊利诺伊大学香槟分校、韩国蔚山国家科技研究所(Ulsan National Institute of Science and Technology, UNIST)、康菲石油(Conaco Phillips), Phillips 66，TOPSOE Fuel Cells, 三星（Samsung）等，取得了一系列开创性和具有产业化前景的研究成果。
        研究生（博士，硕士）以及博士后研究工作期间，主要从事固体氧化物燃料电池(SOFC)，锂离子电池，钠离子电池，氧渗透膜等能源相关材料的实验和产业化工作。研究重点包括用于能量存储和转换的固态电化学装置（如燃料电池和锂/钠离子电池）的开发，电池结构的设计，制造和测试；SOFC关键材料的制备和优化；离子和电子导体中电荷和质量输运的建模和原位表征；陶瓷膜，薄膜和涂层的制作和评价；锂离子电池关键正极材料如LiCoO2稳定性的评估；以及新型全陶瓷钠离子电池的设计。已在Energy Environ. Sci.、Adv. Function Mater.、Chem. Mater.、Chem. Commun.、Electrochem. Commun.等著名材料和能源类杂志上发表论文30余篇，平均影响因子（IF）= 7.6。论文总共获他人引用630余次。授权美国专利1项。目前是J. Mater. Chem. A、J. Power Sources、Int. J. Hydrogen Energy等10余个国际学术期刊的审稿人。
        主要社会兼职有：入选山东省高层次人才库，参与山东省基金、研究项目与科技转化项目评审工作，如作为评审专家，参与德州市组织部与科技局组织的科技园入园项目（产业转化）评审工作。

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济南大学Nano Energy：基于Ag /（K，Na）NbO3异质结构的高性能压电复合发电机

由于ZnO纳米线压电纳米发生器（p-NG）于2006年提出，压电能量收集技术因其将小规模机械振动转化为电能的能力引起了人们的极大关注。在随后的几十年中，许多压电半导体纳米阵列作为纳米级自给电源被开发出来，从而推动了集成微/纳电子学的发展。为了更广泛和有效地利用环境不规则的机械能源，柔性p-NG通过将无机压电材料分散到适合的聚合物。为了进一步提高p-NG器件的输出性能，选择了具有优良压电系数和机电耦合系数的各种钙钛矿材料加入到有机物体系中，与排列的单晶纳米线阵列相比，柔性复合材料p-NG器件可以通过机械搅拌混合压电颗粒和聚合物而制得，因此制备方法简单。

然而，由于无机压电颗粒的极化不充分，导致p-NG器件只能产生纳安级的电流。在整个结构的极化过程中，由于聚合物基体内颗粒的均匀分布和绝缘聚合物的高电阻，导致施加在压电颗粒的电压受到限制。因此，所有压电颗粒的自发极化重新定向的程度相当低。许多研究人员已经证明，没有极化的的压电颗粒很难在机械应力下产生电能，因此复合压电发电机的压电势非常低。

为了提高无机压电颗粒的极化电压和极化程度，一些导电纳米材料，如还原氧化石墨烯，单壁或多壁碳纳米管（SW / MW-CNTs）Cu纳米棒和Ag纳米线，添加到压电复合材料中。除了作为分散剂和应力传输介质外，这些一维导电介质可以提供更多的导电通道，从而提升施加到无机颗粒上的极化分压。从而提高p-NG器件的输出电流。然而，由于有机物的流动性，很难建立一维导电介质和压电颗粒之间的电耦合，这会阻止无机压电颗粒的极化电压的进一步提高。因此。输出功率仍然受到影响，这在很大程度上限制了纳米发电机应用。

近日，济南大学魏涛 教授课题组在国际能源顶级期刊 Nano Energy 上发表 “High-performance piezoelectric composite nanogenerator based on Ag/(K,Na)NbO3 heterostructure”的论文，第一作者郇宇，魏涛教授为通讯作者。研究人员首次引入原位光还原反应构建的Ag /（K，Na）NbO3异质结构制备柔性压电纳米发生器（p-NG）。化学异质结可以改善极化过程中施加在KNN颗粒上的分压，显着提高电场下偶极矩的定向。具有Ag /（K，Na）NbO3异质结构的p-NG器件产生的输出比纯KNN器件的输出高两个数量级（在0.1MPa的机械应力下为输出的开路电压为240Vs；短路电流为0.3μA）。最大瞬时输出功率（1.13 mW）比先前报告的无铅复合压电纳米发电机高。

导电材料（Ag纳米颗粒）和钙钛矿压电颗粒（（Na0.5K0.5）NbO3，KNN）之间的激烈化学异质结是通过原位光还原反应构建的，可以引入了额外的导电通道来增强无机颗粒的极化程度。随后，通过机械搅拌将Ag负载KNN颗粒和MW-CNT很好地分散在PDMS弹性体基质中以构建柔性压电纳米发电机。 具有Ag / KNN异质结构的p-NG器件在10kV / mm下极化后，在0.1MPa的外部机械应力下产生超高开路电压（〜240V）和短路电流（〜23μA）比纯KNN嵌入式p-NG器件高出70倍以上（分别为〜3.5 V和0.3μA）。此外，这些这种p-NG器件1000次循环后的仍能保持较高的机械坚固性和电性能。此外，p-NG器件可以成功照亮9个串联的商用LED，而无需任何存储设备。

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一种兼具e-/O2-/H+三载流子传输的SOFCs高性能阳极
批准号        51972146       
学科分类        无机非金属能量转换材料 ( E021001 )
项目负责人        魏涛       
依托单位        济南大学
资助金额        60.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日