清华大学化学系无机化学王定胜

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王定胜， 2004年于中国科学技术大学化学物理系获理学学士学位。2009年于清华大学化学系获理学博士学位。2009至2012年在清华大学物理系从事博士后研究。2012年7月加入清华大学化学系，被聘为讲师，2012年12月，晋升为副教授。2015年获博士生导师资格。研究领域为无机纳米材料化学，自2009年博士毕业以来，一直以无机纳米合成化学为基础，主要从事金属纳米晶、团簇及单原子为主的无机功能纳米材料的合成、结构调控与催化性能研究。2012年获全国优秀博士学位论文奖。2013年获国家优秀青年科学基金。2018年获青年拔尖。近三年发表学术论文47篇，含1篇Proc. Natl. Acad. Sci.、1篇Sci. Adv.、5篇Nature Commun.、7篇J. Am. Chem. Soc.、6篇Angew. Chem. Int. Ed.、5篇Adv. Mater.、1篇Energy Environ. Sci.、1篇Joule等。

清华大学王定胜

王定胜副教授

Tel: 010-62773422

E-mail：wangdingsheng@mail.tsinghua.edu.cn

教育背景

2000.09－2004.07，中国科学技术大学化学物理系，学士

2004.09－2009.07，清华大学化学系，博士

工作履历

2009.07－2012.06，清华大学物理系，博士后

2012.07－2012.12，清华大学化学系，讲师

2012.12 - 至今，清华大学化学系，副教授

研究领域

纳米材料制备与性能

金属纳米催化

奖励与荣誉

2013年获国家优秀青年基金

2012年获全国百篇优秀博士论文奖

2012年清华大学优秀博士后

2009年清华大学优秀博士学位论文

2009年清华大学学术新秀

学术成果

代表论文：

1.      Y. E.Wu, D. S. Wang*, Y. D. Li*, Nanocrystals from solutions: catalysts, Chem.Soc. Rev., ASAP, DOI: 10.1039/c3cs60221d.

2.      L.Ma, D. S. Wang*, J. H. Li*, B. Y. Bai, L. X. Fu, Y. D. Li, Ag/CeO2 nanospheres:efficient catalysts for formaldehyde oxidation, Applied Catalysis B:Environmental, 2014, 148-149, 36.

3.      J. J.Mao, D. S. Wang*, G. F. Zhao, W. Jia, Y. D. Li, Preparation of bimetallicnanocrystals by coreduction of mixed metal ions in a liquid–solid–solutionsynthetic system according to the electronegativity of alloys, CrystEngComm,2013, 15, 4806.

4.      D. S.Wang, X. Y. Li, H. Li, L. S. Li, X. Hong, Q. Peng*, Y. D. Li,Semiconductor–noble metal hybrid nanomaterials with controlledstructures, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 1587.

5.      D. S.Wang, Y. D. Li*, Metal and Metal Oxide Nanocatalysts:Investigating the Influence of Structural Characteristics on their Catalytic Performance, Prog. Chem.,2013, 25, 1.

6.      X. W.Liu, D. S. Wang*, Yadong Li*, Synthesis and catalytic properties of bimetallicnanomaterials with various architectures, Nano Today, 2012,7, 448.

7.      D. S.Wang, P. Zhao, Y. D. Li*, General preparation for Pt-based alloy nanoporousnanoparticles as potential nanocatalysts, Sci. Rep., 2011,1, 37; DOI:10.1038/srep00037.

8.      D. S.Wang, Y. D. Li*, Bimetallic nanocrystals: liquid-phase synthesis and catalyticapplications, Adv. Mater., 2011, 23, 1044.

9.      D. S.Wang, Y. D. Li*, Controllable synthesis of Cu-based nanocrystalsin ODA solvent, Chem. Commun., 2011, 47, 3604.

10.  D. S. Wang, Y. D. Li*, Aneffective ODA system for nanocrystal synthesis, Inorg. Chem.,2011, 50, 5196.

11.  P. Zhao, D. S. Wang*, J. Lu,C. Y. Nan, X. L. Xiao, Y. D. Li, Synthesis of LiV3O8 nanorodsand shape-dependent electrochemical performance, J. Mater. Res.,2011, 26, 424.

12.  D. S. Wang, Y. D. Li*,One-pot protocol for Au-based hybrid magnetic nanostructures via anoble-metal-induced reduction process, J. Am. Chem. Soc.,2010, 132, 6280.

13.  D. S. Wang, X. L. Ma, Y. G.Wang, L. Wang, Z. Y. Wang, W. Zheng, X. M. He, J. Li, Q. Peng, Y. D. Li*, Shapecontrol of CoO and LiCoO2 nanocrystals, Nano Res.,2010, 3, 1.

14.  D. S. Wang, Q. Peng, Y. D.Li*, Nanocrystalline intermetallics and alloys, Nano Res.,2010, 3, 574.

15.  D. S. Wang, Z. Y. Wang, P.Zhao, W. Zheng, Q. Peng, L. Q. Liu, X. Y. Chen, Y. D. Li*, Rare-earth oxidenanostructures: rules of rare-earth nitrate thermolysis inoctadecylamine, Chem. Asian J., 2010, 5, 925.

16.  D. S. Wang, W. Zheng, C. H.Hao, Q. Peng, Y. D. Li*, A synthetic method for transition-metal chalcogenidenanocrystals, Chem. Eur. J., 2009, 15, 1870.

17.  D. S. Wang, C. H. Hao, W.Zheng, X. L. Ma, D. R. Chu, Q. Peng, Y. D. Li*, Bi2S3 nanotubes:facile synthesis and growth mechanism, Nano Res., 2009, 2,130.

18.  D. S. Wang, T. Xie, Y. D.Li*, Nanocrystals: solution-based synthesis and applications as nanocatalysts, NanoRes., 2009, 2, 30.

19.  C. H. Hao, D. S.Wang*, W. Zheng, Q. Peng*, Growth and assembly of monodisperse Agnanoparticles by exchanging the organic capping ligands, J. Mater.Res., 2009, 24, 352.

20.  D. S. Wang, T. Xie, Q. Peng,Y. D. Li*, Ag, Ag2S, Ag2Se nanocrystals: synthesis,assembly, and construction of mesoporous structures, J. Am. Chem.Soc., 2008, 130, 4016.

21.  D. S. Wang, C. H. Hao, W.Zheng, Q. Peng, T. H. Wang, Z. M. Liao, D. P. Yu, Y. D. Li*, Ultralongsingle-crystalline Ag2S nanowires: promising candidates forphoto-switch and room-temperature oxygen sensor, Adv. Mater.,2008, 20, 2628.

22.  D. S. Wang, W. Zheng, C. H.Hao, Q. Peng, Y. D. Li*, General synthesis of Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2 ternary semiconductor nanocrystals, Chem. Commun.,2008, 2556.

23.  D. S. Wang, T. Xie, Q. Peng,S. Y. Zhang, J. Chen, Y. D. Li*, Direct thermal decomposition of metal nitratesin octadecylamine to metal oxide nanocrystals, Chem. Eur. J.,2008, 14, 2507.

24.  D. S. Wang, X. Wang*, R. Xu,Y. D. Li, Shape-dependent catalytic activity of CuO/MgO nanocatalysts, J.Nanosci. Nanotechno., 2007, 7, 3602.

25.  D. S. Wang, R. Xu, X. Wang,Y. D. Li*, NiO nanorings and their unexpected catalytic property for COoxidation, Nanotechnology, 2006, 17, 979.

26.  D. S. Wang, X. Liang, Y. D.Li*, Preparation of nearly monodisperse nanoscale inorganic pigments, Chem.Asian J., 2006, 1, 91.

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清华大学王定胜Adv. Mater.：单原子钨碳催化剂助力电化学析氢

氢气被认为是极有前景的清洁能源之一，为了能够从水中有效地获取氢能源，电化学析氢反应（HER）是一个十分重要的途径。传统的铂基电析氢催化剂尽管表现十分优异，但其商业化过程受限于铂元素稀少的储量和高昂的价格。因此，设计开发具有高效析氢性能、原料储量丰富的替代催化剂成为必然。近年来，用于电化学析氢过程的过渡金属催化剂体系受到人们广泛的关注。在该类材料中，钨基催化剂(WCx, WNx, WPx, WSx等)因其独特的性能而吸引了研究者的目光，但使用其替代传统贵金属催化剂，仍存在一些瓶颈。

催化剂合成示意图

近日，清华大学王定胜教授在Advanced Materials期刊上发表了题为“Single Tungsten Atoms Supported on MOF-Derived N-Doped Carbon for Robust Electrochemical Hydrogen Evolution”的研究论文。在本文中，研究人员设计并合成了一种MOF衍生的氮掺杂碳材料负载单原子钨催化剂(W-SAC)，用于碱性条件下高效、稳定的电化学催化析氢过程。在10 mA/cm2的电流密度下，该催化剂的过电势可达85 mV，且Tafel斜率仅53 mV/dec，其在0.1M KOH电解质中的析氢性能可与商业化的Pt/C催化剂相媲美。通过球差校正透射电子显微镜（HAADF-STEM）和同步辐射X-射线吸收精细结构谱学（XAFS）等表征手段，研究人员证明了催化反应的活性位点是以W1N1C3的形式存在于体系中。

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2018自然科学基金项目-Ru单原子、团簇和纳米晶材料的可控合成及性能研究
批准号        21871159        学科分类        ( B010205 )
负责人        王定胜        职称                单位名称        清华大学
资助金额        65万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日

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王定胜&李亚栋Nat. Commun.：单原子Co助力水分解，活性爆表！

合理设计高活性的非Pt基催化剂用于水分解产氢依然是一个重要的课题。清华大学王定胜教授和李亚栋教授等报道了一种高活性HER催化剂，Ru纳米片中部分晶格位点被单原子Co取代。研究发现，在1 M KOH溶液中，当电流密度为10mAcm−2时其过电位仅为13 mV，塔菲尔斜率为29mV dec−1。理论研究发现，单原子Co极大地降低了水分解的能垒，使得催化剂拥有超高的活性。

单原子Co助力水分解

Mao J, Wang D, Li Y, et al. Accelerating water dissociation kinetics by isolating cobalt atoms into ruthenium lattice[J]. Nature Communications,2018.

DOI: 0.1038/s41467-018-07288-6

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07288-6

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王定胜&李亚栋Nat. Commun.：单原子Fe进军锌空气/燃料电池领域

设计合成高效，稳定且廉价的ORR电催化剂一直是锌空气/燃料电池领域的重要课题。有鉴于此，清华大学的李亚栋和王定胜团队成功制备出一种单原子Fe基催化剂，研究发现该催化剂在酸性电解液和碱性电解液中均表现出优异的ORR活性，同时该催化剂也有望代替Pt基催化剂应用于锌空气/燃料电池领域。

单原子Fe

Chen Y, Wang D, Li Y, et al. Enhanced oxygen reduction with single-atomic-site ironcatalysts for a zinc-air battery and hydrogen-air fuel cell[J]. Nature Communications,2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-07850-2

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07850-2

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清华大学王定胜教授、李亚栋院士和安徽师范大学毛俊杰博士等对该领域的最新进展进行综述，并在Nano Today上发表了题为“Structure regulation of noble-metal-based nanomaterials at an atomic level”的综述论文。作者主要总结了NMN可控合成的最新进展(图1)，其中包括NMN的表面调控、NMN的原子层涂覆、金属掺杂/取代以及金属间化合物等。之后讨论上述策略对催化ORR、HER、炔烃的半氢化、化学选择性氢化等反应的影响。最后介绍了在原子水平上可控合成NMN面临的挑战和机遇。

NMN的表面调控

虽然目前已有一些调控合成的方法，但由于纳米晶体合成中的成核机理尚不清楚，因此精确合成纳米晶体仍然很复杂。原位XAFS技术为纳米晶体成核过程中的结构变化提供最真实的数据，有助于客观和定量地评估纳米晶体成核和生长过程，使得催化剂的合理设计成为可能。配体是另一个影响原子尺度上的纳米合成的重要因素。配体的类型和用量极大地影响纳米晶体的电子结构和催化性能。通过理论计算和定性表征来理解配体和金属纳米粒子之间的配位相互作用是非常重要的。对于催化反应过程，通常假设所获得的催化剂结构与其催化性能相关。事实上，应该注意的是，催化剂的初始结构可能不是反应中催化剂的真实结构，因此有必要对反应后的催化剂进行详细表征。原子级纳米晶体均匀的尺寸和形貌为在反应前后观察和研究结构变化提供了必要的基础。
此外，催化剂的精细结构(配位数、键长、配位原子、氧化态、键极性等)与其性能之间的关系仍需研究。在纳米系统的表/界面处观察结构和性能测试仍需要进一步改进和创新。可以设计一些原子级模型催化系统来理解催化剂结构与性能之间的相关性，可为开发具有优异性能的催化剂提供指导。目前，原子级纳米晶体合成策略仅限于实验室水平的研究，应该更多地关注具有可控制结构的催化剂的大规模生产。最终目标是在原子水平上实现纳米晶体结构的精确合成，同时还实现催化剂的大规模生产。

文献链接：Structure regulation of noble-metal-based nanomaterials at an atomic level (Nano Today, 2019, DOI: 10.1016/j.nantod.2019.03.008)

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6月29日，清华大学王定胜副教授应邀做客山东大学化学与化工学院的无机化学论坛第44期，以“原子尺度下的精准合成与催化反应”为题作了精彩的学术报告。化学与化工学院徐立强教授主持报告会。


论坛中，王定胜副教授从金属纳米催化剂的结构与催化性能的相关性为主要切入点，揭示其催化本质、认识其规律性。提出理解多相催化反应过程中催化剂的活性位点、活性中心，认清影响催化性能关键因素，借助纳米科技所取得的最新成果应用于催化基础与应用研究以提高其活性、选择性和稳定性。王定胜副教授围绕“金属纳米催化”这一具有重要科学意义和应用价值的研究方向，基于先进的合成技术和表征手段，从纳米晶、团簇、单原子不同尺度展开对于催化过程的认识，并发展了系列合成方法学，实现了金属间化合物纳米晶、团簇、单原子材料的精准合成，借助于球差电镜、同步辐射等表征技术实现了其精细结构的认识，通过原子尺度下的结构调控和构效关系研究，深入认识和理解金属催化本质。多位老师和同学针对报告中感兴趣的问题及单原子催化等相关的前沿发展趋势进行了踊跃的提问和交流。


王定胜， 2004年于中国科学技术大学化学物理系获理学学士学位。2009年于清华大学化学系获理学博士学位。2009至2012年在清华大学物理系从事博士后研究。2012年7月加入清华大学化学系，被聘为讲师，2012年12月，晋升为副教授。2015年获博士生导师资格。研究领域为无机纳米材料化学，自2009年博士毕业以来，一直以无机纳米合成化学为基础，主要从事金属纳米晶、团簇及单原子为主的无机功能纳米材料的合成、结构调控与催化性能研究。2012年获全国优秀博士学位论文奖。2013年获国家优秀青年科学基金。2018年获青年拔尖。近三年发表学术论文47篇，含1篇Proc. Natl. Acad. Sci.、1篇Sci. Adv.、5篇Nature Commun.、7篇J. Am. Chem. Soc.、6篇Angew. Chem. Int. Ed.、5篇Adv. Mater.、1篇Energy Environ. Sci.、1篇Joule等。

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贵金属在多相催化中发挥着重要作用，但在选择性控制方面仍面临着巨大的挑战。有鉴于此，清华大学王定胜教授等报道了一种隔离相邻铂原子并形成Pt-Zn双金属纳米颗粒作为优化铂催化剂选择性的有效策略。将相邻的铂原子隔离形成单个原子，然后在空心氮掺杂碳纳米管(PtZn/HNCNT)上形成铂-锌双金属纳米颗粒。研究发现，这种PtZn/HNCNT催化剂能够有效促进4-硝基苯乙炔加氢成4-氨基苯乙炔，其转化率(> 99%)和选择性(99%)远高于Pt单原子催化剂(Pt/HNCNT)和Pt纳米颗粒催化剂(Pt/CN)。后续的理论计算表明，带正电的锌原子有助于硝基的吸附，而Pt-Zn双金属纳米颗粒在动力学上促进了硝基上的加氢反应。

贵金属

Aijuan Han, Jian Zhang, Wenming Sun, Wenxing Chen, Shaolong Zhang, Yunhu Han, Quanchen Feng, Lirong Zheng, Lin Gu, Chen Chen, Qing Peng, Dingsheng Wang & Yadong Li. Isolating contiguous Pt atoms and forming Pt-Zn intermetallic nanoparticles to regulate selectivity in 4-nitrophenylacetylene hydrogenation. Nat. Commun., 2019

Doi: 10.1038/s41467-019-11794-6

下载链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-11794-6