深圳大学化学与环境工程学院刘剑洪

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刘剑洪
职务：
职称：教授
办公电话：0755-26558092
Email：liujh@szu.edu.cn
教师简介
一、简历
1979.9-1983.7    国防科技大学复合固体推进剂专业，获学士学位
1983.9-1986.7    成都科技大学高分子材料专业，获硕士学位
1986.9-1989.7    复旦大学高分子化学专业，获博士学位
1989.8-1997.12   在深圳大学应用化学系工作，副教授、副系主任
1993.4-1994.4    在香港理工大学作访问学者
1997.4-1997.12   在香港理工大学作高级访问学者
1997.12-2006.9   在深圳大学师范学院化生系工作，教授、系主任
2002.7-2006.9    在深圳大学科技处工作，处长
2006.9-现在      在深圳大学化学与化工学院工作，院长
二、 科研项目
1．高安全性锂离子动力电池负极材料-类石墨烯包覆与掺杂钛酸锂的研究，深圳市战略性新兴产业发展专项资金技术研究开发项目；
2. 高等规度、高取向度聚丙烯腈基碳纤维原丝的合成与纺丝方法研究，国家自然科学基金重点项目；
3. 环境友好的防海生物附着涂层材料及应用示范，国家863计划项目；
4．高性能低成本碳纤维的制备，国家973项目子课题；
5. 类石墨烯包覆层状锰酸锂正极材料的研究，深圳市战略性新兴产业发展专项资金；
6. 石墨烯/磷酸铁锂复合正极材料及锂离子动力电池研究，深圳市基础研究计划(三大产业类)重大培育项目；
7. 类石墨烯复合锂离子动力电池正极材料工程实验室，深圳市新能源产业发展专项资金。
三、 获奖情况
2012年12月，获国防科学技术进步奖一等奖；
2006年5月，“纳米燃速催化剂的制备和表面修饰技术及其在推进剂中的应用研究”获广东省科技进步二等奖；
2005年12月，获深圳市第四届青年科技奖；
2005年8月，获深圳市人民政府特殊津贴；
2005年5月，“化学推进剂能量特性计算、图形化处理、多变量优化系统”获广东省科技进步三等奖；
2004年5月，“无毒可降解天然非离子表面活性剂—烷基糖苷的工业化生产”获广东省科技进步三等奖；
1999年1月，“蚕丝素蛋白的结构、功能及应用研究”获教育部科技进步三等奖；
1995年9月，获广东省“南粤教书优秀教师”称号。
四、主要研究领域与代表性科研成果（主要研究领域——功能高分子）：
1、高性能高分子
提出了低温预氧化环化方法，显著提高了碳纤维的预氧化速率和碳化收率；
合成了液体丙烯腈低聚物并用做碳纤维耐高温上浆剂，可以部分修补碳纤维结构缺陷并提高碳纤维复合材料的高温湿热性能；
改进了碳纤维缺陷的X-射线小角散射数据计算模型，改进的模型大幅度提高了计算效率和准确度。
（1）Caizhen Zhu; Xiaofang Liu; Xiaolan Yu; Ning Zhao; Jianhong Liu*; Jian Xu*; A small-angle X-ray scattering study and molecular dynamics simulation of microvoid evolution during the tensile deformation of carbon fibers, Carbon, 50(1),pp 235-243, 2012 (JCR 一区, 影响因子5.378)
（2）Caizhen Zhu; Xiaofang Liu; Ning Zhao; Changsheng Li; Jie Wang; Jianhong Liu*; Jian Xu*; Relationship between performance and microvoids of aramid fiber revealed by 2D SAXS, Journal of Applied Crystallography，2013（in press，影响因子5.152）
（3）朱才镇、刘小芳、朱波、马敬红、王成国、刘剑洪、王劼、徐坚，高性能纤维原位在线检测装置，中国发明专利，专利号：ZL201220078313.5
（4） 刘剑洪，贵大勇，徐坚，一种高性能碳纤维的制备方法，国防发明专利，专利号：ZL 200710083504.4，
（5）刘剑洪，徐坚，贵大勇，一种液态丙烯腈低聚物上浆剂及其在碳纤维上的应用，中国发明专利，专利号：ZL 200910215833.9


2、生物传感器
通过甲基丙烯酸甲酯在酪蛋白分子上的接枝聚合合成了一种壳核粒子胶乳，蛋白质是壳，聚甲基丙烯酸甲酯是核。通过静电作用使葡萄糖氧化酶吸附在壳核粒子表面。获得了高活性高灵敏度酶传感器。
（1）Chuanxin He, Jianhong Liu*, Xiaodong Ye, Laiyong Xie, Qianling Zhang, Xiangzhong Ren, Guangzhao Zhang, Chi Wu, etc. Preparation of well-defined core-shell particles by Cu2+-mediated graft copolymerization of methyl methacrylate from bovine serum albumin. Langmuir, 2008, 24(19), 10717-10722
（2）Chuanxin He, Jianhong Liu*, Laiyong Xie,† Qianling Zhang, Cuihua Li, Dayong Gui, Guangzhao Zhang, Chi Wu. Activity and thermal stability improvements of glucose oxidase upon adsorption on core-shell PMMA-BSA nanoparticles. Langmuir, 2009, 25(23), 13456–13460
（3）Chuanxin He, Jianhong Liu*, Qianling Zhang, and Chi Wu, A novel stable amperometric glucose biosensor based on the adsorption of glucose oxidase on poly(methyl methacrylate) -bovine serum albumin core-shell nanoparticles. Sensors and Actuators B: Chemical, 2012, 166-177, 802-808
3、防海生物附着高分子
设计并合成了一种高分子水凝胶，该水凝胶与传统船舶涂料复合可得到子抛光涂层，具有优良的防海生物附着性质。
（1）Fei Hong, Laiyong Xie, Chuanxin He, Jianhong Liu, Guangzhao Zhang, Chi Wu. Novel hybrid anti-biofouling coatings with a self-peeling and self-generated micro-structured soft and dynamic surface. Journal of Materials Chemistry, 2013，1(15) 2048-2055..
（2）Fei Hong, Laiyong Xie, Chuanxin He, Jianhong Liu, Guangzhao Zhang, Chi Wu. Effects of hydrolyzable comonomer and cross-linking on anti-biofouling terpolymer coatings. Polymer,2013，54(12), 2966-2972.
（3）Laiyong Xie, Fei Hong, Chuanxin He, Chunfeng Ma, Jianhong Liu, Guangzhao Zhang and Chi Wu， Coatings with a self-generating hydrogel surface for antifouling. Polymer, 2011, 52(17), 3738.


4、有机-无机复合高分子材料
合成了一种液体丙烯腈低聚物，该低聚物通过一系列的热化学反应可以形成碳微米管石墨烯结构；
将液体丙烯腈低聚物与锂离子电池正极材料前驱体复合，通过适当的热化学反应可以获得性能优异的正极材料；
所获得的碳微米管石墨烯是一种优异的催化剂载体，可以负载非贵金属在燃料电池氧还原催化剂中具有使用。
（1）Yuanqin Chang, Fei Hong, Chuanxin He*, Qianling Zhang and Jianhong Liu*，Nitrogen and Sulfur Dual-doped Non-noble Catalyst Using Fluidic Acrylonitrile Telomer as Precursor for Efficient Oxygen Reduction，Adv. Mater.（accepted），2013
（2）一种碳膜包覆的Cu-Bi/碳纳米管复合粉体及其制备方法，国家发明专利，ZL 2010100442613.3，刘剑洪，洪伟良，赵风起
（3）一种锂离子电池碳负极材料用碳硫复合材料的制备方法，国家发明专利， ZL 201110128948.6, 刘剑洪、徐坚、吴双泉、张黔玲、何传新、朱才镇
（4）一种类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法，国家发明专利，申请号：201110128973.X，2011年5月18日申请，刘剑洪、徐坚、熊伟、张黔玲、何传新、朱才镇
（5）一种类石墨烯结构的锂离子电池碳负极材料的制备方法，国家发明专利，申请号：201110086491.2，2011年4月7日申请, 刘剑洪、徐坚、吴双泉、张黔玲、何传新、朱才镇.
（6）一种碳纳米管和碳微米管的制备方法，中国发明专利，申请号：201110086492.7, 2011年4月7日申请，刘剑洪、徐坚、吴双泉、张黔玲、何传新、朱才镇.
（7）一种类石墨烯掺杂锂离子电池正极材料的制备方法，国家发明专利，申请号：201010618690.9, 2010年12月31日申请, 刘剑洪、贵大勇、张黔玲、何传新、朱才镇
（8）一种铁基磁性材料碳复合粉体的制备方法，国家发明专利， ZL 201010618730.X ，刘剑洪、贵大勇、张黔玲、何传新、朱才镇
（9）一种类石墨烯包覆富锂层状镍锰酸锂及其制备方法和应用，国家发明专利，申请号：201310043005.8，2013年02月04日申请, 刘剑洪、卓海涛、张黔玲、何传新、朱才镇
五、对学生基本要求
具有良好的基础知识与实验技能，具有勤奋、吃苦耐劳、团结协作等优良品格。

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深圳大学Energy & Environmental Science:苯胺锚定和微波还原法制备铂单原子析氢催化剂

氢能作为一种重要的清洁能源，具有高能量密度、可再生和清洁无污染的优点，在未来绿色新能源开发中占据极其重要的地位。随着电能的普及和成本的下降，电解水制氢成为未来最有效的制氢方法。因此，开发高效的HER电催化剂是电解水制氢大规模工业化应用的关键。贵金属Pt是目前公认的活性最高的HER催化剂。然而，Pt系元素有限的储量、高昂的价格严重限制了其广泛应用。近年来，一些过渡金属磷化物、氮化物、硒化物和碳化物等都相继被开发用作HER催化剂，但这些物质的催化活性与Pt始终存在明显差距，短期内Pt仍不可被替代。因此，如何进一步提升Pt的活性并降低Pt的用量成为未来研究的主要方向。单原子催化剂的出现为解决这一问题提供了新的思路。单原子催化剂是负载型催化剂分散程度的极限，可以最大程度地发挥贵金属的催化效率，降低制造成本。

目前，单原子催化剂在电催化中的应用仍然比较少见，一方面是由于单原子催化剂的制备条件非常苛刻，制备过程中易形成团簇甚至纳米粒子。另一方面寻找既合适于制备单原子催化剂又兼备良好导电性的理想基底也是关键瓶颈。尤其是电催化析氢领域，几乎所有单原子催化剂的基底都是金属氧化物，除了导电性差以外，金属氧化物在强酸性环境下也无法稳定存在。

最近，深圳大学刘剑洪、张黔玲课题组与加拿大西安大略大学孙学良院士合作，开发了一种新颖简便的苯胺锚定和微波还原法在石墨烯上负载铂单原子（Pt SASs/AG）用作析氢催化剂。该方法简单易行，制备条件温和、制备过程中无需高温处理，并且不论贵金属前驱体用量多少，均能专一地形成单原子位点分散在石墨烯表面。同时该方法还利用了石墨烯优异的导电性，很好地解决了单原子催化剂应用于电催化体系的技术瓶颈。

研究发现，Pt SASs/AG具有优异的HER活性，在电流密度为10mA cm-2时过电势η= 12mV，在η= 50mV时质量电流密度为22400 A g-1Pt，比市售20wt％ Pt/C高46倍。 此外，Pt SASs/AG催化剂比Pt/C具有更优越的稳定性。球差矫正透射电镜（AC-HAADF-STEM）和X射线吸收光谱（XAFS）表明，利用苯胺锚定的铂单原子分散良好，没有团簇形成。密度泛函理论（DFT）计算表明原子级分散的Pt位点与苯胺上的氮结合优化了Pt的电子结构和氢吸附能，使得Pt单原子具有优异的HER催化活性。

该成果以 “Highly stable single Pt atomic sites anchored on aniline-stacked graphene for hydrogen evolution reaction” 为题发表在期刊 Energy & Environmental Science上，共同第一作者为深圳大学化学与环境工程学院博士后叶盛华、硕士研究生罗飞燕和张黔玲教授。

本课题组开发了一种简便的苯胺锚定和微波还原法在石墨烯上负载Pt单原子(Pt SASs/ AG)用作析氢反应的催化剂。Pt SASs/AG具有优异的HER催化性能，在较低的过电位下具有较高的比电流密度和质量电流密度。其稳定性也显著优于商用20wt％ Pt/C。Pt SASs/ AG具有优异的HER活性主要原因在于（1）原子分散的催化位点使贵金属Pt达到最大的利用率；（2）苯胺调节了Pt原子的d带结构，降低了吸附态H的吉布斯自由能；（3）石墨烯优异的导电性；（4）苯胺通过π-π相互作用堆叠在石墨烯上，改善了催化剂界面的亲水性。

采用该方法制备得到的Pt SASs/AG催化剂结构新颖，催化性能和稳定性优异，为低含量贵金属催化剂的设计和研发提供了新思路。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c8ee02888e#!divAbstract

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深圳大学Journal of Power Sources:喷雾干燥法制备液态聚丙烯腈掺杂的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2用作锂离子电极材料

深圳大学刘剑洪课题组开发了一种新颖简便的喷雾干燥法制备液态聚丙烯腈（liquid polyacrylonitrile，LPAN）掺杂的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（LPAN@NCA）用作锂离子电池材料。该材料具有多孔球状结构，初次放电比容量在0.1 C倍率时达到227.9 mA h g−1，比未掺杂LPAN的NCA高出26.6%。LPAN@NCA在循环200圈后容量保持率可达93.59%，并且循环后材料的形貌保持不变。X射线衍射分析表明，掺杂LPAN可以有效减少Ni2+占据Li+位置的混排至2.72%，同时提升Li+的迁移率。

因此，喷雾干燥法是一种简单、有效的材料制备方法，可以实现大规模工业化生产。制备得到的LPAN@NCA具有高比容量、优异的倍率性能以及出色的循环稳定性，具有广阔的应用前景。

该成果以“Enhancing the electrochemical performance of LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 by a facile doping method: Spray-drying doping with liquid polyacrylonitrile”为题发表在期刊Journal of Power Sources上，第一作者为深圳大学化学与环境工程学院硕士研究生桂绍智，共同通讯作者为深圳大学化学与环境工程学院刘剑洪教授和卓海涛特聘副研究员。