中国科学院上海硅酸盐研究所张涛

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张涛，研究员，中国科学院上海硅酸盐研究所博士生导师，中国科学院“百人计划”入选者。2007年毕业于复旦大学化学系物理化学专业，师从吴浩青院士，获得理学博士学位。毕业后在上海大学理学院任讲师。2008年开始先后在日本国立三重大学和日本国立产业技术综合研究所从事高比能电池材料和器件的研究。2015年加入中国科学院上海硅酸盐研究所，入选中国科学院“引进海外杰出人才”百人计划，并作为核心人员承担国防基础科研重点项目开发长续航高比能特种电源。2016年入选第六批上海“##计划”。至今在化学储能材料及器件领域发表SCI论文60余篇，被引用2700余次，其中被他引次数超过2500次（h-index=34，所有被引次数源自Web of Science核心合集）。论文发表的期刊包括Nature Communications（2篇），Angew. Chem. Int. Ed.（1篇），Energy & Environmental Science（5篇），Advanced Energy Materials（2篇），Nano Letters（1篇），ChemSusChem（2篇），Chemical Communications（1篇），Journal of Materials Chemistry（1篇），Journal of Power Sources（17篇），Journal of the Electrochemical Society（4篇）等。已获授权中国发明专利5项，获授权日本发明专利1项。担任国际电化学能源科学院Board Committee Member，多次受邀在IUPAC国际新材料大会、亚太材料学会、日德纳米材料学术论坛和全国固态离子学会议上作邀请报告，是Energy & Environmental Science，Angew. Chem. Int. Ed.，ChemSusChem，Nano Energy，Journal of Materials Chemistry A，Journal of Electrochemical Society等学术期刊审稿人。


姓 名:张涛        
性    别:男
专家类别:研究员；百人        
学 历:博士研究生
电 话:021-52412363        
传 真:52413903
电子邮件:taozhang@mail.sic.ac.cn        
个人主页:http://people.ucas.ac.cn/~zhangtao66
邮政编码:200050        
通讯地址:上海市定西路1295号        

研究方向：
（1）     电化学储能材料及其界面物理与化学
（2）     高能量密度金属空气电池（锂空气电池等）
（3）     新能源材料与器件
代表性论文和专利：
(1)    Tao Zhang, Haoshen Zhou,* “A Reversible Long-Life Lithium-Air Battery in Ambient Air”, Nature Communications, vol.4:1817, DOI: 10.1038/ncomms2855, 2013.
(2)    Tao Zhang, Haoshen Zhou,* “From Li-O2 to Li-Air Batteries: Carbon Nanotubes/Ionic Liquid Gels with a Tricontinuous Passage of Electrons, Ions, and Oxygen”, Angew. Chem. Int. Ed., vol.51, pp.11062-11067, 2012.
(3)    Tao Zhang, Kaiming Liao, Ping He, Haoshen Zhou,* “A self-defense redox mediator for efficient lithium-O2 batteries”, Energy & Environmental Science, vol.9, pp.1024-1030, 2016.
(4)    Fujun Li,† Tao Zhang,† Haoshen Zhou,* “Challenges of non-aqueous Li-O2 batteries: electrolytes, catalysts, and anodes”, Energy & Environmental Science, vol.6, pp.1125-1141, 2013. († These authors contributed equally to this work.)
(5)    Kaiming Liao, Xuebin Wang, Yang Sun, Daiming Tang, Min Han, Ping He, Xiangfen Jiang, Tao Zhang,* Haoshen Zhou,* “An oxygen cathode with stable full discharge-charge capability based on 2D conducting oxide”, Energy & Environmental Science, vol.8, pp.1992-1997, 2015.
(6)    Ping He,† Tao Zhang,† Jie Jiang, Haoshen Zhou,* “Lithium air batteries with hybrid electrolytes”, The Journal of Physical Chemistry Letters, vol.7, pp.1267-1280, 2016. († These authors contributed equally to this work.)
(7)    Fujun Li, Tao Zhang, Yuki Yamada, Atsuo Yamada,* Haoshen Zhou,* “Enhanced　Cycling　Performance of Li-O2 Batteries by the Optimized Electrolyte Concentration of LiTFSA in Glymes”, Advanced Energy Materials, vol.3, pp.532-538, 2013.
(8)    Fujun Li, Shichao Wu, De Li, Tao Zhang, Ping He, Atsuo Yamada , Haoshen Zhou,* “The Water Catalysis at Oxygen Cathodes of Lithium-Oxygen Cells”, Nature Communications, vol.6:7843 doi: 10.1038/ncomms8843, 2015.
(9)    Tao Zhang, Hirofumi Matsuda, Haoshen Zhou,* “Gel-Derived Cation-π Stacking Films of Carbon Nanotube-Graphene Complexes as Oxygen Cathodes”, ChemSusChem, vol.7, pp.2845-2852, 2014.
(10) Kaiming Liao, Tao Zhang,* Yongqing Wang, Fujun Li, Haijun Yu, Zelang Jian, Haoshen Zhou,* “Nano-porous Ru as a carbon- and binder-free cathode for Li-O2 batteries”, ChemSusChem, vol.8, pp.1429-1434, 2015.
(11) Tao Zhang, Nobuyuki Imanishi,* Yuta Shimonishi, Atsushi Hirano, Yasuo Takeda, Osamu Yamamoto, Nigel Sammes, “A Novel High Energy Density Rechargeable Lithium/Air Battery”, Chemical Communications, vol.46, pp.1661-1663, 2010.
(12) Fujun Li, Dai-Ming Tang, Tao Zhang, Kaiming Liao, Ping He, Dmitri Golberg, Atsuo Yamada and Haoshen Zhou,* “Superior Performance of a Li–O2 Battery with Metallic RuO2 Hollow Spheres as the Carbon-Free Cathode”, Advanced Energy Materials, DOI: 10.1002/aenm.201500294, 2015.
(13) Zhiping Song, Yumin Qian, Xizheng Liu, Tao Zhang, Yanbei Zhu, Haijun Yu, Minoru Otani, Haoshen Zhou,* “A quinone-based oligomeric lithium salt for superior Li-organic batteries”, Energy & Environmental Science, vol.7, pp.4077-4086, 2014.
(14) Shaohua Guo, Haijun Yu,* Pan Liu, Yang Ren, Tao Zhang, Mingwei Chen, Masayoshi Ishida, Haoshen Zhou,* “High-performance symmetric sodium-ion batteries using a new bipolar material O3-type Na0.8Ni0.4Ti0.6O2”, Energy & Environmental Science, DOI:10.1039/C4EE03361B, 2015.
(15) Zhiping Song, Yumin Qian, Tao Zhang, Minoru Otani, Haoshen Zhou,* “Poly(benzoquinonyl sulfide) as a High-Energy Organic Cathode for Rechargeable Li and Na Batteries”, Advanced Science, vol.2, DOI: 10.1002/advs.201500124, 2015.
(16) Fujun Li, Dai-Ming Tang, Yong Chen, Dmitri Golberg, Hirokazu Kitaura, Tao Zhang, Atsuo Yamada,* Haoshen Zhou,* “Ru/ITO: A Carbon-Free Cathode for Nonaqueous Li-O2 Battery”, Nano Letters, vol.13, pp.4702-4707, 2013.
（1）张涛，付丽君，吴宇平，吴浩青，硅/炭核壳结构纳米复合材料及其制备方法和用途，ZL200510110454.5
（2）张涛，高杰，付丽君，吴宇平，吴浩青，一种硅/氧化硅核壳结构纳米复合材料及其制备方法和应用，ZL200610027439.9
（3）张涛，付丽君，吴宇平，吴浩青，一种碳材料/纳米硅复合材料及其制备方法和应用，ZL200610027441.6
（4）高杰，张涛，吴宇平，一种生产锂离子电池的方法，ZL200610026685.2
（5）高杰，付丽君，张涛，吴宇平，一种锂离子电池负极材料的制备方法，ZL200610026694.1
（6）周 豪慎、張 涛,「電解質としてイオン性液体、空気極としてカーボンを分散したイオン性ゲルと用いたリチウム-空気二次電池」，日本，JP2014022281-A
著作：
（1）     Tao Zhang, Nobuyuki Imanishi, “Nanoscale Technology for Advanced Lithium Batteries, 15th chapter: Lithium-Air Batteries”, Editors: Tetsuya Osaka & Zempachi Ogumi, Springer Press, New York, Nov. 25th, 2013, pp.227-242, ISBN 978-1-4614-8674-9.
（2）     リチウム空気電池の最前線、監修：周　豪慎、シーエムシー（CMC）出版、東京、２０１３年８月２０日。ISBN ９７８－４－７８１３－０８０１－２。
張　涛、周　豪慎、第２章　有機電解液を用いるリチウム空気電池　１　反応機構、ｐｐ７－１９。
張　涛、北浦　弘和、第3章　負極保護型またはハイブリット型水系リチウムー空気電池　１　反応機構と特徴、ｐｐ６７－７４。
張　涛、北浦　弘和、第3章　負極保護型またはハイブリット型水系リチウムー空気電池　２　固体電解質層、負極側電解質および負極、ｐｐ７５－８０。

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金属-空气电池和水分解技术的能量效率受到非均相氧析出反应（OER）中多电子转移机制的严重制约，而缓慢OER动力学引起的高过电位已成为最重要的科学挑战之一。因此，研究人员通过调整纳米催化剂的表面物理化学性质来实现电催化剂的高活性、高选择性和稳定性。晶格应变工程作为调整金属位点的电子和几何构型的有效策略，在调节催化表面与吸附物分子的相互作用方面起着关键的作用。将d-带中心定义为结构-活性关系的描述符，可以系统性地解释最先进的电催化剂内部应变效应做出的特别贡献。
　　近期，中国科学院上海硅酸盐研究所张涛研究员团队综述了OER的基本原理和应变催化剂的进展，并列举了创新性的应变触发策略，特别强调了晶格应变的精确调节和最佳活性之间的反馈机制。随后，对具有不同属性的电催化剂的调控进行了分类，并讨论了晶格应变工程实用化中遇到的障碍，最后对这一新兴领域的未来研究方向进行了展望。

图1.（a）OER与应变基本机制的理解；（b）晶格应变诱导策略；（c）经典晶格应变型电催化剂；（d）晶格应变表征技术

　　根据萨巴蒂尔原理的火山图演化，理想催化剂应具有既不太高也不太低的反应物和中间物吸附能。作为经典的非均相电催化反应，中间产物在固-液-气三相反应界面的迁移涉及到多个质子和电子转移，这意味着催化活性与界面电子耦合有关。鉴于此，研究人员通过Bronsted-Evans-Polanyi（BEP）行为来研究电催化和描述符之间的线性关系。此外，基于d-带理论揭示的描述符和内在活性的热力学体系中，吸附能作为表征电催化活性的有效参数，可以直观地反应纳米晶体的内在理化特性，如d-带中和eg轨道占有率。因此，通过催化剂表面电子构型的微调可以实现电催化性能的精准调控。在此，作者全面介绍了OER中各类晶格应变工程的最新成果，并总结了应变效应的理论计算和建模，以及实验进展。
　　晶格应变作为材料最基本的物理化学特性之一，在电催化中表现出出人意料的功能。一般来说，晶格应变被定义为纳米材料晶格中原子间平衡间距的偏差。应变（ε）被计算为晶格参数（astrained）与未受约束的原始参数（aoriginal）的归一化变化：(ε) = ((astrained - aoriginal) / aoriginal) × 100 (%) ，上述方程可用于准确评估纳米催化剂内部或表面发生的压缩/拉伸应变强度。
　　最后，作者总结了近年来报道的晶格应变工程和OER之间的构-效关系，包括多种引入策略、不同种类催化剂的定制以及应变效应的特征和反馈机制理解。这些研究在OER催化剂设计方面取得了突破性进展，同时也展望了应变策略在ORR、HER、NRR和CO2RR等能源转换和电催化领域中的应用前景，为设计兼具高效和耐久性的电催化剂提供了理论指导。
　　该成果以“Lattice-Strain Engineering for Heterogeneous Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction”为题发表在Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.202209876。论文第一作者为上海硅酸盐所在读博士生候志前，通讯作者为张涛研究员。相关研究工作得到国家高层次人才专项支持计划、国家自然科学基金和上海市科委等项目的资助和支持。
　　文章链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209876