中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅

jianleng

吴忠帅，男，汉族，1981年生于大连庄河。中共党员，博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员。2004年和2007年在辽宁大学化学院分获理学学士和硕士学位；2011年在中科院金属研究所获工学博士学位，师从成会明院士和任文才研究员；2011年7月至2015年6月在德国马普高分子研究所从事博士后研究工作，合作导师著名化学家Klaus Müllen教授和冯新亮教授。2015年6月至今，中科院大连化学物理研究所工作，被聘为研究员、 “二维材料与能源器件（DNL21T3）”研究组组长。
曾获得2011年度“中国科学院院长特别奖”，2012年度“中国科学院优秀博士学位论文”，2013年获得“Distinguished Winner of the Carbon Journal Prize 2013”（国际碳材料杰出青年科学家奖），2015年获得《Carbon》国际杂志2013/2014年优秀审稿人奖“Excellence in Review Award”等。同时，长期应邀作为审稿人或Adjudicative Reviewer评审Chem.Soc.Rev.、J.Am.Chem.Soc、Adv.Mater.、Energy Environ.Sci.、Sci.Rep.、Small、Chem.Mater.、Carbon、Chem.Commun.、J.Mater.Chem. A、ChemSusChem、Nanoscale、Nano Res、ACS Appl. Mat. Interfaces、Electrochem.Commun.等杂志上论文320余篇。



教育背景
2007-09--2011-07   中科院金属研究所   工学博士
2004-09--2007-07   辽宁大学   理学硕士
2000-09--2004-07   辽宁大学   理学学士

研究方向：
近期研究兴趣包括:
（1）石墨烯和类石墨烯纳米片（如MXene、VS2、MoS2）的高效宏量制备方法；
（2）二维纳米材料可控有序组装、结构调控和复合的新方法；
（3）二维材料在能源存储与转化等领域的应用，如超级电容器、锂离子/锂硫电池、燃料电池；
（4）柔性化、小型化等特征高性能新型能源器件，如柔性储能器件、微型超级电容器；
（5）结合各种原位表征技术和理论计算探讨在电化学过程中的储能机理等基础科学问题。


奖励与荣誉
（1）国家自然科学奖二等奖，国家级，2017
（2）辽宁省自然科学一等奖，省部级，2015
（3）国家级人才，2015
（4）IOP "outstanding Reviewer Awards 2016"，2017
（5）Energy Storage Materials2016/2017 "Excellent Reviewer Award"
（6）辽宁省百千万人才工程-百人层次/千层次/万人计划
（7）张大煜优秀学者，2018
（7）张大煜青年学者，2016
（8）National Science Review2015 Best Paper Award
（9）大连市引进高层次人才—地方级领军人才，2015
（10）大连市青年科技之星，2015
（11）2015年获《Carbon》杂志2013/2014年优秀审稿人奖，国际级，2013
（12）Distinguished Winner of the Carbon Journal Prize，国际级，2013
（13）中国科学院优秀博士学位论文，院级，2012
（14）中国科学院院长特别奖，院级，2011
（15）Top 50 Highly Cited Articles by a Chinese Mainland Author" as published in Carbon in 2006-2010，2010
（16）Science Bulletin 2018 Best Paper Award
（17）Journal of Materials Chemistry A Emerging Investigators



代表论著：
　　1. Z. S. Wu, K. Parvez, S. Li, S. Yang, Z. Liu, S. Liu, X. L. Feng*, K. Müllen*, Alternating stacked graphene-conducting polymer compact films with ultrahigh areal and volumetric capacitances for high-energy micro-supercapacitors. Advanced Materials, 2015, DOI: 10.1002/ adma.201501643. （IF= 17.493）
　　2. Z. S. Wu, Z. Liu, K. Parvez, X. L. Feng*, K. Müllen*, Ultrathin printable graphene supercapacitors with ac line-filtering performance. Advanced Materials, 2015, 27, 3669-3675.（IF= 17.493）
　　3. Z. S. Wu, K.Parvez, A. Winter, H. Vieker, X. Liu, S.Han, A. Turchanin, X. L. Feng*, K. Müllen*, Layer-by-layer assembled heteroatom-doped graphene films with ultrahigh volumetric capacitance and rate capability for micro-supercapacitors. Advanced Materials, 2014, 26, 4552-4558.（IF= 17.493, 被SCI引用19次）
　　4. Z. S. Wu, K. Parvez, X. L. Feng*, K. Müllen*, Photolithographic fabrication of high-performance all-solid-state graphene-based planar micro-supercapacitors With different interdigital fingers. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2, 8288-8293.（IF= 7.443, 被SCI引用5次, Advance Article）
　　5. Z. S. Wu, L. Chen, J. Liu, K. Parvez, H. Liang, J. Shu, H. Sachdev, R. Graf, X. L. Feng*, K. Müllen*, High-performance electrocatalysts for oxygen reduction derived from cobalt porphyrin-based conjugated mesoporous polymer. Advanced Materials, 2014, 26, 1450-1455.（IF= 17.493, 被SCI引用32次）
　　6. Z. S. Wu, X. L. Feng*, H. M. Cheng*, Recent advances in graphene-based planar micro-supercapacitors for on-chip energy storage. National Science Review, 2014, 1, 277-292.（Invited Review,被SCI引用9次, 是该杂志Most-cited article, 被科学网和美国EurekAlert网报道）
　　7. Z. S. Wu, K. Parvez, X. L. Feng*, K. Müllen*, Graphene-based in-plane micro-supercapacitors with high power and energy densities. Nature Communications, 2013, 4, 2487. （IF=11.47，被SCI引用82次）
　　8. Z. S. Wu, Y. Sun, Y. Z. Tan, S. B. Yang, X. L. Feng*, K. Müllen*, Three-dimensional graphene-based macro- and mesoporous frameworks for high-performance electrochemical capacitive energy storage. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134, 19532?19535.（IF=12.113, 被SCI引用223次）
　　9. Z. S. Wu, A. Winter, L. Chen, Y. Sun, A. Turchanin, X. Feng*, K. Müllen*, Three-dimensional nitrogen and boron co-doped graphene for high-performance all-solid-state supercapacitors. Advanced Materials, 2012, 24, 5130-5135.（IF= 17.493, 被SCI引用239次）
　　10. Z. S. Wu, S. B. Yang, Y. Sun, K. Parvez, X. L. Feng*, K. Müllen*, 3D nitrogen-doped graphene aerogel-supported Fe3O4 nanoparticles as efficient eletrocatalysts for the oxygen reduction reaction. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134, 9082-9085. （IF=12.113, 被SCI引用456次）
　　11. Z. S. Wu, L. L. Xue, W. C. Ren*, F. Li, L. Wen, H. M. Cheng*. A LiF nanoparticle-modified graphene electrode for high-power and high-energy lithium ion batteries. Advanced Functional Materials, 2012, 22, 3290-3297.（IF=11.805, 被SCI引用19次）
　　12. Z. S. Wu, G. M. Zhou, L. C. Yin, W. C. Ren, F. Li, H. M. Cheng*. Graphene/metal oxide composite electrode materials for energy storage. Nano Energy, 2012, 1, 107-131. （IF=10.325, 被SCI引用335次，Invited Review, Most Cited Nano Energy Article）
　　13. Z. S. Wu, W. C. Ren*, L.Xu, F. Li, H. M. Cheng*. Doped graphene sheets as anode materials with superhigh rate and large capacity for lithium ion batteries. ACS Nano, 2011, 5, 5463-5471.（IF=12.881, 被SCI引用406次）
　　14. Z. S. Wu, W. C. Ren*, D. W. Wang, F. Li, B. L. Liu, H. M. Cheng*, High-energy MnO2 nanowire/graphene and graphene asymmetric electrochemical capacitors, ACS Nano, 2010, 4, 5835-5842.（IF=12.881, 被SCI引用469次）
　　15. Z. S. Wu, D. W. Wang, W. C. Ren*, J. P. Zhao, G. M. Zhou, F. Li, H. M. Cheng*, Anchoring hydrous RuO2 on graphene sheets for high-performance electrochemical capacitors, Advanced Functional Materials, 2010, 20, 3595-3602.（IF= 11.805, 被SCI引用432次）
　　16. Z. S. Wu, W. C. Ren*, L. B. Gao, B. L. Liu, J. P. Zhao, H. M. Cheng*, Efficient synthesis of graphene nanoribbons sonochemically cut graphene sheets. Nano Research, 2010, 3, 16-22.（IF=7.01, 被SCI引用61次）
　　17. Z. S. Wu, W. C. Ren*, L. Wen, L. B. Gao, J. P. Zhao, Z. P. Chen, G. Zhou, F. Li, H. M. Cheng*, Graphene anchored with Co3O4 nanoparticles as anode of lithium ion batteries with enhanced reversible capacity and cyclic performance. ACS Nano, 2010, 4, 3187-3194. （IF=12.881, 被SCI引用929次；是2010年《ACS Nano》杂志Top 20 Most-accessed Articles之一；《ACS Nano》杂志Top 10 Most Cited Articles之一, 排名第七）
　　18. Z. S. Wu, S. F. Pei, W. C. Ren*, D. M. Tang, L. B. Gao, B. L. Liu, F. Li, C. Liu, H. M. Cheng*, Field emission of single-layer graphene films prepared by electrophoretic deposition. Advanced Materials, 2009, 21, 1756-1760.（IF= 17.493, 被SCI引用316次）
　　19. Z. S. Wu, W. C. Ren*, L. B. Gao, J. P. Zhao, Z. G. Chen, B. L. Liu, D. M. Tang, B. Yu, C. B. Jiang, H. M. Cheng*, Synthesis of graphene sheets with high electrical conductivity and good thermal stability by hydrogen arc discharge exfoliation. ACS Nano, 2009, 3, 411-417. （IF= 12.881, 被SCI引用253次）
　　20. Z. S. Wu, W. C. Ren*, L. B. Gao, B. L. Liu, C. B. Jiang, H. M. Cheng*, Synthesis of high- quality graphene with a pre-determined number of layers. Carbon, 2009, 47, 493-499. （IF=6.196, 被SCI引用279次）

guanxi

中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅和中国科学技术大学教授余彦合作，发表了题为《磷基复合材料作为钾离子电池负极材料的前景和挑战》（The Promise and Challenge of Phosphorus-Based Composites as Anode Materials for Potassium-Ion Batteries）的综述文章。

　　钾离子电池（KIBs）是一种核心能源存储设备，具有与锂离子电池相似的储能机制，且其成本低廉、金属钾储量丰富，对未来大规模储能具有重要战略意义。发展高性能电极材料是提高KIBs性能的关键因素。磷基材料，包括磷单质和各种过渡金属磷化物等，具有高理论容量和低氧化还原电位，是一类极具潜力的高性能钾离子电池负极材料，近年来备受关注。基于此，该工作重点综述了磷基负极材料的结构性质、合成方法和储钾机制方面的研究进展，揭示了磷基负极材料结构与电化学性能之间的关系。同时，文章综述了影响钾离子电池电化学性能的其它关键因素，如电解液、粘结剂等，系统总结了目前改善磷基负极储钾性能的改性策略。最后，文章还归纳和总结了设计高性能磷基负极材料所面临的挑战与机遇，并提出了一些可行性解决方案和未来的发展方向。


　　上述工作得到中科院洁净能源创新研究院合作项目、国家重点研发计划等的资助，并于近日发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。

fangyangzhong

大连市人民政府公布享受2018年市政府特殊津贴的53名专业技术人员名单，我所吴忠帅研究员名列其中。目前，我所已有11人获得此项表彰。

heku

中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组研究员吴忠帅和中国科学院金属研究所、清华-伯克利深圳学院成会明合作，应邀发表题为《石墨烯和孔石墨烯材料的化学和应用前景》（The Chemistry and Promising Applications of Graphene and Porous Graphene Materials）的综述文章。
　　石墨烯是我国“十三五”重点发展新材料之一，被列为先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料。由于石墨烯具有超薄二维结构和优异的力学、光学、电学等性质，据预测近期有可能在储能、薄膜和涂层、复合材料等领域实现较大产业化进展。该研究团队一直致力于高质量石墨烯材料宏量可控制备、石墨烯宏观体的设计与组装，及高效电化学储能器件（锂离子电池、超级电容器、柔性/微型储能）等方面的应用基础研究，取得了一系列原创性研究成果。

　　基于前期的研究基础，该团队系统综述了石墨烯和孔石墨烯材料的化学和应用前景研究进展。首先，该综述详细介绍了石墨烯的表界面化学、组装化学和功能化学，重点总结了不同孔石墨烯材料（包括面内造孔材料，二维层状孔、三维组装孔材料）的构筑方法，揭示了不同孔结构的调控机制和表面化学修饰的重要性。其次，该综述深入讨论了不同石墨烯和孔石墨烯材料在超级电容器、二次电池、电催化、海水淡化、气体分离等重要应用中的构效关系，强调了多孔石墨烯材料具备石墨烯和多孔材料双重优势。最后，该综述简要讨论了石墨烯和孔石墨烯材料所面临的挑战，从仿生化学、组装化学、表界面化学等角度提出了可行性解决方案及未来的发展方向。该综述为理解石墨烯化学、石墨烯材料的可控制备与理性构建及其重要应用提供了一定的科学指导。
　　该综述发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。上述工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、博士后基金项目等资助。

xinji

二维材料与能源器件研究组（DNL21T3）吴忠帅研究员团队应邀发表了题为“二维材料MXene基高性能金属离子电池的研究进展和前景”（Recent Advances and Promise of MXene based Nanostructures for High-Performance Metal Ion Batteries）的综述文章。
　　基于前期研究基础，该团队系统地综述了MXene基纳米结构在高性能金属（锂、钠、钾、镁、锌、钙）离子电池的研究进展和未来的发展方向。总结了MXene材料在金属离子电池中可以扮演活性电极材料、导电载体和集流体三种重要角色，详细阐述了MXene基不同维数（0维、1维和2维）纳米活性电极材料及其三种复合模型，包括负载型、包覆型和三明治型；重点综述了不同MXene复合材料应用于不同种类金属离子电池中的优缺点及其构效关系，强调了MXene和活性材料的强耦合复合界面构筑以及协同耦合增强电池性能的内在机制；简要讨论了MXene基纳米结构在高性能金属离子电池应用方面所面临的挑战与发展机遇，并提出了一些解决方案和未来的发展方向。

　　近年来，该研究团队在二维材料MXene的可控制备、结构设计及其高效电化学储能器件构筑方面取得了一系列进展：发展了震荡碱化、氧化-碱化新策略，可控制备出具有优异储钠或储钾性能的MXene纳米带（Nano Energy, 2017, 40, 1）及其衍生的钛酸钠或钛酸钾纳米带（ACS Nano, 2017, 11, 4792）；以MXene衍生钛酸钠为负极，研制出高性能钠离子微型超级电容器（Adv. Sci., 2019, 6, 1902147）和微型电池（Energy Environ. Sci., 2020, 13, 821）；创新构筑了全MXene基一体化硫正极（ACS Nano, 2018, 12, 2381）；开发出高容量无枝晶三维MXene/金属锂复合负极（ACS Nano, 2019, 13, 14308）；以MXene为负极，研制出氢离子“摇椅”式超级电容器（ACS Nano, 2019, 13, 6899）；以离子液体预插层MXene薄膜为电极，获得了高比能微型超级电容器（J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 9478）。
　　该综述发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。上述工作得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、辽宁省自然科学基金-材料联合基金项目、中科院洁净能源创新研究院合作项目等资助。

jiazu

近日，我所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队与澳大利亚迪肯大学类伟巍研究员团队合作，应邀撰写了面向柔性电子应用的微型超级电容器驱动一体化的集成系统（Micro-supercapacitors Powered Integrated System for Flexible Electronics）综述文章。

　　柔性电子具有革新人类生活方式的潜力，尤其是其在人体生理信息实时监控、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）的应用已经引起了研究者的广泛关注。微型超级电容器具有功率密度高、运行寿命长、体积小、质量轻、力学性能好和易于集成性能等优点，近年来被广泛的作为微型储能器件应用于柔性电子。吴忠帅团队长期从事于微型超级电容器关键材料理性设计与器件构筑，在高活性二维能源材料制备与结构调控（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4506; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 8198; Adv. Mater. 2017, 29, 1602960; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 10173；Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 5, 2），微电极高精度规模化制造（Energy Environ. Sci. 2019, 12, 1534； Adv. Mater. 2017, 27, 1703034； ACS Nano 2017, 11, 7284；ACS Nano 2017, 11, 4283；Adv. Mater. 2015, 27, 4054），微电极-高电压电解液耦合机制与界面调控规律（Energy Environ. Sci. 2018, 11, 2001；Energy Environ. Sci. 2020, 13, 821），以及高性能微型储能器件的功能化设计与微系统集成（Adv. Mater. 2019, 31, 1900583；Natl Sci. Rev. 2020, 7, 64；Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1908758）等方面，开展了深入系统研究，引起了国内外同行广泛关注。
　　基于前期的研究基础，该综述首先系统地总结了高性能柔性微型超级电容器关键电极材料和电解质的制备与微观结构设计、模块集成化技术和性能评价标准；其次，深入讨论了柔性微型超级电容器驱动的集成系统在光电探测、气体传感、人体动作监测、人体生理信号实时检测和micro-LED等重要柔性电子方向的应用进展，着重突出了在替代现有的商业化器件上，微型超级电容器驱动的柔性电子的优势以及丰富的应用前景；最后，从电极材料与电解质材料结构和性能的构效关系、高度集成化微型超级电容器技术高效开发和大规模化生产要求、不同柔性电子特定应用场合的需求等方面，提出了柔性电子用微型超级电容器驱动的一体化系统发展存在的问题和挑战。该综述为微型超级电容器驱动的集成系统的理性设计和开发及其在柔性电子的应用提供了一定的启发和科学指导。
　　该综述发表在《能源储存材料》（Energy Storage Materials）上。上述工作得到了国家重点研发计划项目、中国科学院洁净能源创新研究院项目等资助。（文/图 张良柱、侯晓城）

huijing

近日，我所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队在混合型电化学储能器件研究方面取得新进展，构建了具有与锂离子电池类似工作机理的摇椅式电池—超级电容器混合储能器件，并通过电极容量和动力学“双匹配”策略，同时实现了器件的高能量密度和高功率密度（“双高”）。
　　以锂离子电池和超级电容器为代表的电化学储能器件得到了广泛应用。然而，传统锂离子电池受限于迟缓的体相反应而具有较差的功率性能；超级电容器利用快速的表面过程存储电荷，但受限于较低的能量密度。二者之间存在巨大的性能空白，难以满足同时对能量和功率密度有较高要求的应用场景。将电池电极和超级电容器电极集成在一个器件内，有望结合两种储能机理的优势，获得“双高”的电池—超级电容器混合储能器件。此前研究工作主要利用电池型负极和双电层电容型正极器件，该器件构型充放电过程所需的离子由电解液提供，与摇椅式工作机理的锂离子电池相比需要消耗大量的电解液。此外，电池—超级电容器混合储能器件的性能又受到电池型电极和电容型电极之间极不匹配的电荷存储容量和电极动力学的限制。

　　本工作选取具有本征锂离子插层赝电容性质的正交Nb2O5（T-Nb2O5）为负极，高镍三元锂离子电池材料LiNi0.815Co0.15Al0.035O2（NCA）为正极，构建了锂离子在正负极之间来回穿梭的摇椅式锂离子电池—超级电容器混合储能器件。一方面，所选取的正负极具有来自氧化还原反应的相似高容量；另一方面，负极的多孔纳米花结构可以促进电解液的浸润和传输，提升电极倍率性能。由于纳米结构可能会给高电压电池型正极带来非活性表面重构，以及不稳定的电极/电解液界面等问题。因此，该工作构筑了一个由一维碳纳米管、二维电化学剥离石墨烯、导电聚合物粘结剂构成的三维导电网络，可以协同降低充放电过程中的内阻和极化。上述设计使得器件正负极具有高度匹配的容量和倍率性能，全器件的性能优于以往报道的具有摇椅式构型的锂离子电池—超级电容器混合储能器件，同时也优于电极容量或动力学不匹配的其它混合储能器件。该工作为“双高”混合储能器件的构型设计和电极优化策略提供了新思路。
　　相关研究成果以题为“A High-performance Rocking-chair Lithium-ion Battery-supercapacitor Hybrid Device Boosted by Doubly Matched Capacity and Kinetics of the Faradaic Electrodes”发表在《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。该工作的第一作者是我所508组2017级博士研究生苏峰。上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院洁净能源创新研究院合作基金等项目的资助。（文/图 苏峰、侯晓城）
　　文章链接：https://doi.org/10.1039/D1EE00317H

wumian

近日，我所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队受邀发表综述文章，对高熵氧化物的典型化学合成策略、本征性质以及在催化化学领域中的应用研究进展进行了系统总结和展望。
　　高熵氧化物是由5种或5种以上主元，按等摩尔比或接近等摩尔比组成的一类新型材料。自2015年，Rost、Maria和Curtarolo等人首次报道了岩盐型高熵氧化物，其作为一种新兴材料受到科研工作者的高度关注，并推动了高熵陶瓷材料（碳化物、硫化物、氟化物等）的发展，以及在介电、磁学、储氢和能源转化等领域中的应用。其中，高熵氧化物由于丰富的活性位点、可调节的比表面积、稳定的晶体结构、独特的几何相容性和电子结构等特性，在化学催化领域展示出广阔的应用前景。
　　本综述中，吴忠帅团队系统总结了高熵氧化物在化学催化领域的研究进展，并对其在能源催化转化方向的未来挑战进行了前瞻性展望。该综述首先总结了高熵氧化物催化剂的设计与结构调控，以及其在经典热催化（CO氧化和CO2加氢）和电催化方向（电解水制氢、燃料电池、有机/无机物电氧化）的应用进展；其次，剖析了高熵氧化物催化剂的物化性质与催化性能间的构效关系和反应催化机制，阐明了高熵氧化物及其衍生催化剂在催化领域的独特优势及提升策略；最后，讨论了高熵氧化物的精准制备及其在化学催化应用方面存在的诸多挑战和未来的发展方向，希望推动其在催化和能源转化等领域的广泛应用。

　　该综述以“Recent Status and Challenging Perspective of High Entropy Oxides for Chemical Catalysis”为题，于近日发表在Chem Catalysis上，该工作的第一作者是我所508组博士研究生王一和博士后米金星。上述工作得到国家自然科学基金杰出青年基金、中科院洁净能源创新研究院合作基金、中国博士后科学基金等项目的资助。（文/图 王一、米金星）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.checat.2022.05.003

danjuan

近日，我所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅团队，应邀发表了有机物电氧化催化剂设计原则综述文章，系统总结了有机物电氧化反应及其催化剂的最新进展，提出了有机物电氧化反应催化剂的设计原则，并对基于有机物电氧化反应的多功能耦合系统进行了展望。
　　当今世界面临着能源短缺和环境污染等问题。电能可以与风能、太阳能、潮汐能等可再生能源耦合，减少碳排放。基于电能—化学能转化，通过有机物电氧化生产高附加值化学品，符合“双碳”经济发展目标。同时，大部分有机物电氧化反应具有低于析氧反应的理论电位，耦合有机物电氧化反应与电还原反应可以以更低的能耗，在阴阳极同时获得高附加值的产物。然而，多电子有机物电氧化反应通常具有较大的反应能垒，需要开发高效、长寿命的电催化剂。

　　本工作从三个方面综述了电催化剂的设计原则。一是提高活性位点的本征催化活性，通过构筑异质结结构、杂原子掺杂、缺陷位调控、合金化等方式调节催化剂活性位点的d带中心和电子结构，从而优化电催化剂与反应物、中间体、产物之间的吸/脱附能，加速反应的热力学过程；二是增加催化剂的活性位点数量及种类，研究发现三维结构可以有效的暴露更多的活性位点，同时，构筑多种类活性位点协同作用可以有效的加速反应动力学，例如应用高熵材料等。三是通过原位表征观测催化剂在反应过程中的动态变化，确定催化剂在反应中的活性相，降低活性相的形成能垒，进而提高电催化剂的催化活性。最后，本工作对不同种类有机物电氧化反应，以及其多功能耦合系统进行了详细讨论与未来展望。
　　该综述以“Design Principle of Electrocatalysts for Electrooxidation of Organics”为题，于近日发表在Chem上。该综述的第一作者是我所508组博士后吴籼虹。上述工作得到国家自然科学基金、中科院洁净能源创新研究院合作基金、中国博士后科学基金等项目的资助。（文/图 吴籼虹、侯晓城）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.07.010

qingsuanzhi

近日，我所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队发表了有关可降解聚合物基超级电容器的综述文章，系统总结了生物可降解聚合物在超级电容器中的应用现状，并对该领域存在的挑战和机遇进行了展望。
　　超级电容器在未来可穿戴和可植入电子设备领域具有应用潜力，但用于超级电容器的传统材料往往不可降解，随着其推广应用，将产生大量的电子垃圾，无法满足当今社会日益增长的环保要求。生物可降解聚合物包括天然生物可降解聚合物和合成生物可降解聚合物，它们在自然条件下可以被分解为无害的小分子，而且优异的生物相容性使其避免了对环境的污染和生物的危害，这些独特的性质若能应用于超级电容器，将对其环境无害化处理产生重要影响。

　　该文章系统地综述了现有生物可降解聚合物的分类、典型结构、性能和制备工艺，并从制备策略和改性方法方面概括了生物可降解聚合物基超级电容器的最新研究进展。在此基础上，文章指出了目前可降解超级电容器发展中亟需解决的问题。该综述对生物可降解聚合物在超级电容器甚至是储能领域的进一步应用有一定的指导作用。
　　该综述以“Recent Advancements and Perspectives of Biodegradable Polymers for Supercapacitors”为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上，该工作的第一作者是我所508组博士后吴鲁和师晓宇。上述工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、我所创新基金等项目的资助。（文/图 吴鲁、师晓宇）
　　文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202211454

dexi

近日，我所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队和河南农业大学秦洁琼教授合作，发表了二维介孔材料的制备化学与电能源化学的综述文章，概述了二维介孔材料的结构优越性、合成化学策略和电能源化学的应用进展，并讨论了其未来发展的挑战和机遇。
　　二维介孔材料是一类具有随机分散或有序排列介孔结构（2至50nm）的二维纳米片。该类材料可以协同耦合二维材料和介孔材料的优点，同时克服它们的缺点（例如2D材料易自堆积和块体介孔材料离子传输路径长等），兼具高比表面积、丰富吸附/反应位点和快速离子—电子传输性质，可作为能源存储与转化器件的高性能电极材料、特殊添加剂或催化剂，且具有重要的应用前景。

　　该综述中，团队系统总结了新型二维介孔材料的制备化学及其电能源化学的最新进展：简要介绍了二维介孔材料的结构优势，如可定制的化学成分、片层结构和介孔几何形状；详细讨论了无序和有序二维介孔材料的合成化学策略，包括无模板法、2D模板法、介孔模板法和2D介孔双模板法；论述了二维介孔材料在超级电容器、二次电池和电能源催化中的广泛应用，揭示了它们内在的构效关系；提出了二维介孔材料在电化学能源相关领域存在的问题和挑战，并分析了未来的发展方向，即化学组分设计，结构工程，构效关系和机理研究。
　　该综述以“Two-Dimensional Mesoporous Materials for Energy Storage and Conversion: Current Status, Chemical Synthesis and Challenging Perspectives”为题，发表在《电化学能源评论》（Electrochemical Energy Reviews）上。上述工作得到国家自然科学基金、中科院洁净能源创新研究院合作基金、我所创新基金等项目的资助。（文/图 秦洁琼、侯晓城）
　　论文链接：https://doi.org/10.1007/s41918-022-00177-z

taipingyang

近日，我所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队发表了关于高熵MXene在能源存储与催化应用领域的展望文章，介绍了高熵MXene相关的重要研究进展，并展望了高熵MXene的研究方向与未来可能的研究范式。
　　MXene具有出色的导电性、表面功能化和离子插层性能等优点，自2011年发现以来，在能源存储和催化等领域开展了大量理论研究和实验工作，研究也由最初的表面功能化简单调控，逐渐过渡到MXene晶体结构中过渡金属调控等精细工作，以期进一步提高MXene使用性能，并发掘其更大应用潜力。高熵合金中含有5个以上主要元素，熵增效应使其常常具有独特且意想不到的性能。受高熵合金启发，研究人员试图将高熵概念融入MXene中，通过在MXene中引入多种近似等摩尔比的过渡金属来调节其性能，进而提高其各种应用的适用性。

　　鉴于高熵MXene的独特性质与应用潜力，该展望首先分析了MXene在电池和超级电容器中的性能，强调了高熵MXene研究的重要性；同时，讨论了当前各种MXene合成方法特点，以及未来可能的新方法。文章分析了高熵MXene在超级电容器和电池中的应用研究，发现熵增加与超级电容器的电容增加和电池稳定性的提高密切相关。此外，文章也展望了高熵MXene在催化及其它方面的应用前景。文章提出，由于高熵MXene研究涉及多学科交叉融合，因此，高熵MXene的快速发展亟需进行全球范围内的实验与理论合作，进而克服该领域的未知挑战，并最大限度发掘高熵MXene应用潜力。
　　该文章以“Perspective on high entropy MXenes for energy storage and catalysis”为题，发表在Science Bulletin上。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、大连市高层次人才创新支持计划等项目的支持。（文/图 DAS Pratteek、董琰峰）
　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.07.022