中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室彭章泉

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彭章泉，中国科学院长春应用化学研究所研究员。1997 年 7 月本科毕业于武汉大学，2000年 7 月和 2003 年 12 月在中科院长春应化所分别获硕士和博士学位。2004 年 4 月至 2006 年 1 月，德国杜塞尔多夫大学物理化学研究所博士后(超快光谱电化学)，2006 年 1 月至 2007 年 11 月，丹麦奥尔胡斯大学化学系博士后(自由基电化学)，2007 年 11 月至 2012 年 4月，英国圣安德鲁大学博士后(固态电化学)，2012 年 4 月至今，长春应化所研究员。
彭章泉　研究员
博士生导师
中组部“青年##计划”,中科院“百人计划”
房间号：综合办公楼215
电话：0431-85262660
传真：
E-mail：zqpeng@ciac.ac.cn
教育和工作经历
2012.04- 研究员, 中国科学院长春应用化学研究所
2007.11-2012.04 英国圣安德鲁大学，化学系，研究助理，师从英国皇家科学院院士Peter G. Bruce教授
2006.01-2007.11 丹麦奥尔胡斯大学，化学系，博士后
2004.04-2006.01 德国杜塞尔多夫大学，物理化学研究所，洪堡博士后
2000.09-2003.12 博士, 中国科学院长春应用化学研究所, 师从董绍俊院士
1997.09-2000.07 硕士, 中国科学院长春应用化学研究所, 师从汪尔康院士
1993.09-1997.07 学士, 武汉大学
主要荣誉
2013年入选中科院“百人计划”
2012年入选中组部“青年##计划”
2004年获德国洪堡奖学金
2003年吉林省科学技术进步奖一等奖（第八完成人）
2000中科院彭荫刚科技奖
研究方向
※基础电化学 (电极动力学, 现场光/质谱电化学, 电极反应的第一性原理计算)
※锂-离子电池
※金属-空气电池
承担项目
1.国家自然科学基金重大研究计划培育项目,91545129,微分电化学质谱与表面增强拉曼光谱联用原位研究CO2电化学还原反应,2016/01-2018/12,96万元,在研,主持。
2.国家自然科学基金面上项目,21575135,微分电化学质谱原位研究非水溶剂锂-空气电池中的氧气电极反应,2016/01-2019/12,78万元,在研,主持。
3.中国科学院战略性先导科技专项(A类),XDA09010401,变革性纳米产业制造技术聚焦/长续航动力锂电池/锂空电池/电极过程及电解质,2013/07-2018/06,300万元,在研,主持。
4.国家##计划(青年),第四批,2012年,锂-空气电池,300 万,主持。
5.吉林省科学技术厅科技条件与平台建设项目,20150623002TC,多通道电化学在线质谱研究平台,2015/01-2017/12,20万元,在研,主持。
6.吉林省科学技术厅国际科技合作项目,20160414034GH,非水溶剂锂-空气电池的基础研究,2016/01-2018/12,17万元,在研,主持。
代表性研究成果介绍
近5年已在Science, Nat.Chem., Nat.Mater., Nat.Commun., Angew.Chem., JACS, Nano Lett.和JPCC等核心杂志发表论文23篇,发明专利3项。其中通讯联系人和第一作者论文16篇。论文
总体被他引1946次,其中2篇论文单篇引用分别为519次和180次。应邀撰写书籍章节一章。
近5年内代表性论文：
[1] Z. Q. Peng, S. A. Freunberger, Y. H. Chen, P. G. Bruce *, Science, 2012, 337, 563-566.
[2] Z. Q. Peng, S. A. Freunberger, L. J. Hardwick, Y. H. Chen, V. Giordani, F. Barde, P. Novak, D. Graham, J. M. Tarascon, P. G. Bruce *, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 6351-6355Z.
[3] L. M. Guo, Y. L. Zhang, J. W. Wang, L. P. Ma, S. C. Ma, Y. T. Zhang, Z. Q. Peng* et al. Nat. Commun. 2015, 6, 7898
[4] Z. Q. Peng *, Y. H. Chen, P. G. Bruce, Y. Xu*, Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 8165-8168.
[5] S. C. Ma, Y.Wu*, J. W. Wang, Y. L. Zhang,Y. T. Zhang, X. X. Yan, Y. Wei, P.Liu, J. P. Wang, K. L. Jiang, S. S. Fan, Y. Xu, Z. Q. Peng* , Nano. Lett., 2015. 15: 8084-8090.
[6] Y. L. Zhang, X. M. Zhang, J. W. Wang, W. C. McKee, Y. Xu, Z. Q. Peng *, J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 3690-3698
[7] L.M. Guo, L. P. Ma, Y. L. Zhang, X. Cheng, Y. Xu, J. Wang, E. K. Wang*, Z. Q. Peng*, Langmuir, 2016, 32: 11514-11519.
[8] Y. L. Zhang, Q. H. Cui, X. M. Zhang, W. C. McKee, Y. Xu, S. G. Ling, H. Li, G. M. Zhong, Y. Yang, Z. Q. Peng*, Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 10717-10721.
[9] J. W. Wang, Y. L. Zhang, L. M. Guo, E. K. Wang, Z. Q. Peng *, Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 5201-5205.
[10] B. Sun, L. M. Guo,Y. H. Ju,P. Munroe, E. K. Wang, Z. Q. Peng*, G. X. Wang*, Nano Energy, 2016, 28, 486-494.
[11] B. Sun, K. Kretschmer, X. Q. Xie, P. Munroe, Z. Q. Peng*, G. X. Wang*, Adv. Mater. 2017, 1606816.
专利：
1. 发明专利201410234471.9 (已授权). 一种高倍率性能磷酸亚铁锂复合材料的制备方法.彭章泉,王佳伟,马力坡.2014.05.
2. 发明专利201410269876.6.一种醚类电解液及锂空气电池.彭章泉,王佳伟,马力坡. 2014.06.
3. 发明专利201510329925.5.一种多通道多用途电化学质谱联用仪.彭章泉,马力坡,王佳伟. 2015.06.
课题组成员
职工：王佳伟(副研究员), 马力坡(助理研究员), 鞠宇航（研究实习员）
在读研究生：
马顺超（D3） 张彦涛（D2） 刘圳杰（D1） 王 亮（M2）赵志伟（M1）张仲祥（M1）
仝 博（D2 华中科技大学 联陪）张之钧（D2 浙江大学 联陪）窦雅颖（M2 吉林大学 联陪）
已毕业学生：
吕程程（联陪）崔清华 张业龙（北京大学 博后） 时军（吉林大学 博士）
闫新秀（联陪 中科院成都有机所 博士）
出站博士后：
邓 乐（长春理工大学 讲师）张新民（天津理工大学 博后）周 斌（中国工程物理研究院 博后）
欢迎具有化学、物理、化工或材料学背景的同学报考本课题组的硕士、博士研究生！
接收上述专业的外单位联合培养硕士、博士研究生,提供全额研究经费和一定的薪酬补助。

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中国科学院长春应用化学研究所的彭章泉团队通过原位表面增强拉曼光谱（SERS）和微分电化学质谱（DEMS）技术，研究了微量O2存在条件下Li-CO2电池放电产物Li2CO3的形成机制，这一研究有助于理解此领域一直饱受争议的基础科学问题。

虽然Li-CO2电池作为新型储能器件近年来备受关注，但是在工作过程中至少存在两个悬而未决的基础科学问题：（1）常温、无催化剂条件下CO2十分稳定，能否在电解液稳定窗口内被电化学还原；（2）如果可以，反应机理是什么，影响因素（电极材料/催化剂、电解液等）又是什么。对于第一个科学问题，目前存在三个观点：（1）CO2在电解液稳定窗口内不能还原，但是引入微量O2可以大幅度提升Li-CO2的放电容量；（2）CO2在合适电催化剂条件下可以还原；（3）CO2在碳材料表面（比如商业化的Super P和KB碳等）也可还原。

针对第一个科学问题，彭章泉团队通过原位光/质谱技术解析了无催化剂条件下，电极表面Li2CO3的形成机制。研究结果表明，在DMSO（高DN溶剂）中，包含一个主要的溶液相“电化学”机理（以-OC(=O)OC(=O)OO-为反应中间体）和一个次要的溶液相表面机制（以-OC(=O)OOC(=O)O-为反应中间体）；而在CH3CN（低DN溶剂）中，主要发生表面相“化学”反应机制，即氧还原反应在电极表面首先生成Li2O2，接着Li2O2与来自溶液中的CO2发生化学反应生成Li2CO3，具体反应路径如图1所示。其中，微量O2扮演“准催化剂”的角色固定CO2，特别是在高DN溶剂中，溶液相“电化学”机制能够极大改善Li-CO2电池放电的容量。值得注意的是，Li-CO2电池仅检测到Li2CO3一种最终放电产物，极大可能是微量O2在电池中起关键作用，而CO2本身并没有还原。

图1. 氧气存在条件下Li-CO2电池的放电原理示意图

该研究工作加深了人们对Li-CO2电池放电过程的认识，对反应路径调节、电解液设计等具有重要的理论指导意义。这一成果近期发表在The Journal of Physical Chemical Letter 上，文章的第一作者是中科院长春应用化学研究所的博士研究生赵志伟。

该论文作者为：Zhiwei Zhao, Yuwei Su and Zhangquan Peng

Probing Lithium Carbonate Formation in Trace-O2-Assisted Aprotic Li-CO2 Batteries Using in Situ Surface-Enhanced Raman Spectroscopy

J. Phys. Chem. Lett., 2019, 10, 322, DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b03272

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