北京理工大学化学与化工学院曹敏花

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曹敏花，北京理工大学化学与化工学院教授，博士生导师，教育部新世纪优秀人才，洪堡学者。主要从事能源存储与转化材料的功能导向性设计及电化学机理研究。已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Nano Energy, Chem. Mater., J. Mater. Chem. A等期刊上发表SCI论文100余篇。

曹敏花   教授、博导

北京理工大学化学学院，北京市海淀区中关村南大街5号，100081

电话： 010-68918468  15101683658

电子邮件： caomh@bit.edu.cn

主要经历：

1997–2008年:  东北师范大学化学学院（副教授、教授、博导）。

2006–2007年：德国马普学会胶体与界面研究所，洪堡学者。

2009–现在: 北京理工大学化学学院教授、博士生导师。

研究方向：

1.锂离子电池和燃料电池中材料制备与电化学问题研究

2. 太阳能光解水制氢研究

3. 二氧化碳吸附、捕获及转化研究

4 ． 纳米材料的合成与制备化学

代表性论文：

2013年

1.     High lithium storage capacity and rate capability achieved by mesoporousCo3O4 hierarchical nanobundles, Journal of Power Sources, 2013, 247, 49-56.

2.     Mesoporous Ta3N5 Microspheres Prepared from a High-Surface-Area,Microporous, Amorphous Precursor and Their Visible-Light-Driven PhotocatalyticActivity, Chemistry - A European Journal, 2013, 19，12619–12623.

3.     Three-Dimensional Macroporous NiCo2O4 Sheets as a Non-Noble Catalyst forEfficient Oxygen Reduction Reactions, Chemistry - A European Journal, 2013, online.

4.     Facile Microstructure Control of Mesoporous Co1.29Ni1.71O4 and theEffect of the Microstructure on Lithium-Storage Performance, Chemistry - AEuropean Journal, 2013, 19, 10193–10200.

5.     Two-step fabrication of porousγ-In2Se3 tetragonum photocatalyst for water splitting, Chem. Commun.,2013,2013, 49, 9609-9611.

6.  One-pot,low-temperature synthesis of self-doped NaTaO3 nanoclusters forvisible-light-driven photocatalysis, Chem. Commun., 2013, 49, 7830-7832.

7.     Facile synthesis of ultrafine carbon-coated SnO2 nanoparticles forhigh-performance reversible lithium storage, Journal of Power Sources, 2013,243, 54-59.

8.     Well-dispersed ultrafine Mn3O4 nanoparticles on graphene as a promisingcatalyst for the thermal decomposition of ammonium perchlorate” Carbon, 2013,54, 124-132.

9.     Three-Dimensional MoS2 Hierarchical Nanoarchitectures Anchored into aCarbon Layer as Graphene Analogues with Improved Lithium Ion Storage Performance,Chemistry – An Asian Journal, 2013, on line.

10. Na Li, Microwave-Assisted Synthesis of Dual-Conducting Cu2O@Cu–GrapheneSystem with Improved Electrochemical Performance as Anode Material for LithiumBatteries,Chemistry – An Asian Journal, 2013, 8, 1960-1965.

2012年

1       Hierarchically porous germanium modified carbon materials with enhancedlithium storage performance, Nanoscale, 2012, 4 (23), 7469 - 7474

2       Review on the latest design of graphene-based inorganic materialsNanoscale, 2012, 4, 6205-6218

3       A simple approach to spherical nickel-carbon monolith as light-weightmicrowave absorbers, J. Mater. Chem., 2012, 22, 18426-18432.

4       Huang B, Cao MH*, Cheng BB, Sun J, Li N, Nie FD, Zhang HB, Huang H, HuCW, Crystal Growth & Design, 2012, 12(7), 3418–3425.

5       Interconnected core–shell MoO2 microcapsules with nanorod-assembledshells as high-performance lithium-ion battery anodes, J. Mater. Chem., 2012,22, 13334-13340.

6       Layered hybrid organic–inorganic nanobelts: synthesis and removal oftrace heavy metal ions, Dalton Trans., 2012,41, 2935-2940.

7       Superparamagnetic high-surface-area Fe3O4 nanoparticles as adsorbents forarsenic removal”, Journal of Hazardous Materials”, 2012, 217-218, 439.

8       A Facile One-step Method to Produce Ni/graphene Nanocomposites asPromising Catalytic Material of Ammonium Perchlorate, CrystEngComm, 2012, 14,428.

2011年以前

1       Graphene-wrapped WO3 nanoparticles with improved performances inelectrical conductivity and gas sensing properties”, J. Mater. Chem., 2011, 21,17167 – 17174.

2       Hierarchical Dendrite-Like Magnetic Materials of Fe3O4, γ-Fe2O3, and Fewith High Performance of Microwave Absorption”. Chem. Mater. 2011, 23,1587–1593

3       Ligand-assisted fabrication of hollow CdSe nanospheres via Ostwaldripening and their microwave absorption properties”, Nanoscale, 2010, 2,2619-2623.

4       Synthesis of porous CuO-CeO2 nanospheres with an enhancedlow-temperature CO oxidation activity, Nanoscale, 2010, 2, 2739-2743.

5       Structural Characterization of a Nanocrystalline Inorganic−OrganicHybrid with Fiberlike Morphology and One-Dimensional AntiferromagneticProperties”, Chem. Mater., 2009 , 21 , 3356-3369

6       A highly sensitive and fast-responding ethanol sensor based on CdIn2O4nanocrystals synthesized by a nonaqueous sol-gel route, Chem. Mater., 2008, 20,5781-5786.

7       Nonaqueous Synthesis of Colloidal ZnGa2O4 Nanocrystals and TheirPhotoluminescence Properties, Chem. Mater., 2007 , 19 , 5830-5832.

8       Single-crystal dendritic micro-pines of magnetic α-Fe2O3: Large-scalesynthesis, formation mechanism, and properties, Angew. Chem. Int. Ed., 2005,44, 4197-4201.

9       The first fluoride one-dimensional nanostructures:Microemulsion-mediated hydrothermal synthesis of BaF2 whiskers”, J. Am. Chem.Soc., 2003, 125, 11196-11197.

10      Selected-control synthesis of PbO2 and Pb3O4 single-crystalline nanorods,J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 4982-4983.

11      A controllable synthetic route to Cu, Cu2O, and CuO nanotubes andnanorods, Chem. Commun., 2003, 15, 1884-1885.

12      Shape-controlled synthesis of Prussian blue analogue Co3[Co(CN)6]2nanocrystals, Chem. Commun., 2005, 17, 2241-2243.

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近日，北京理工大学化学与化工学院曹敏花教授团队在锂离子电池硅负极研究领域取得重要进展，相关研究成果以“Transgenic Engineering on Silicon Surfaces Enables Robust Interface Chemistry”为题，在《ACS Energy Letters》期刊上在线发表（DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01202）。
        在二次离子电池运行过程中，当电极在远离电解质热力学稳定极限的极端电势下工作时，电解质会发生分解并在负极表面形成固体电解质（SEI）膜，SEI膜的持续积累是降低电池性能的重要因素之一。因此，寻找一种有效且通用的调节策略来实现界面稳定的SEI 膜具有重大的科学意义，且是一个巨大的挑战。电极和电解质之间的界面化学在操控 SEI膜特性中起着至关重要的作用，调控活性成膜物质吸附在电极表面的内亥姆霍兹层（IHP），使其优先还原，从而可以有效调节初始SEI膜的化学成分和结构。然而，一些表面相对惰性的材料自身不能与目标成膜物种建立强相互作用，难以实现IHP内的特性吸附，因此如何操控电极的吸附特征对于快速构建稳定的SEI膜至关重要。
          论文以高理论容量的硅负极为研究对象，为解决这一难题提供了一个新思路。理论计算表明，相对于硅，MoSe2的边缘结构对于氟代碳酸乙烯酯（FEC）具有更强的吸附作用，同时FEC在MoSe2表面更容易发生分解。基于此作者设计了核壳结构的Si@MoSe2，其中MoSe2带有丰富边缘结构。红外和拉曼研究表明，在首次放电过程中，电解液中的FEC分子可以在Si@MoSe2表面优先还原分解，这有利于构建FEC-derived SEI膜来稳定电极表面。电化学测试证实了Si@MoSe2表现出更高的库伦效率、更佳的循环稳定性和倍率性能、以及更快的离子传输动力学。论文进一步分析了SEI膜的组成、结构和机械强度等特征。原子力显微镜和透射电镜表明Si@MoSe2表面的SEI膜具有薄、强度高、分布均匀的特征。X射线光电子能谱和核磁证明了Si@MoSe2表面 SEI具有更多的Poly(VC)和LiF组分。该策略成功调控了硅负极表面SEI膜的组分和形貌等相关特性，使其表现出了高储锂性能。

图1 （a,b）Si@MoSe2的表征；（c,d,e）Si@MoSe2与Si电极的电化学性能；（f）首次放电中Si@MoSe2电极表面SEI的形成过程；（g-j）Si@MoSe2与Si电极表面SEI的表征。

         论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c01202.
         附作者简介：
         曹敏花，北京理工大学化学与化工学院教授，博士生导师，教育部新世纪优秀人才，洪堡学者。主要从事能源存储与转化材料的功能导向性设计及电化学机理研究。已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Energy Letters, ACS Nano, Nano Energy, Chem. Mater., J. Mater. Chem. A等期刊上发表SCI论文100余篇。