厦门大学化学化工学院电化学科学与工程研究所孙世刚

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孙世刚，厦门大学教授，1982年初毕业于厦门大学化学系（77级），1986年9月年获巴黎居里大学授予法国国家博士学位。在法国科研中心界面电化学研究所做一年博士后，1987年底回国工作。现为厦门大学化学系教授、固体表面物理化学国家重点实验室研究员，博士生导师。长期从事电催化、谱学电化学和能源电化学等方面的研究。主持完成1995年度国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、和国家“973”计划课题等重要科研项目。目前担任国家自然科学基金委“界面电化学”创新研究群体学术带头人、主持国家重大科研仪器设备研制专项“基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置”。已在包括Science，J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Chem. Commun., J. Phys .Chem.,《中国科学》等刊物发表SCI收录论文450多篇，他引12000余次（h-index=54），获发明专利授权14项（含1项国际发明专利）。主编出版Elsevier英文科技著作“In-Situ Spectroscopic Studies of Adsorption at the Electrode and Electrocatalysis” 和《电催化》专著，应邀为18本科技著作撰写20专章。获第二届国家级教学名师奖，中国电化学会首届“中国电化学贡献奖”和国际电化学会授予“Brian Conway”奖章。作为第一完成人获教育部自然科学奖一等奖，国家自然科学奖二等奖。孙世刚教授2015年当选中国科学院院士，于2007年和2005年分别当选国际电化学会会士和英国皇家化学会会士。目前担中国化学会常务理事、副秘书长，中国微米纳米技术学会常务理事。应聘担任J. Electroanal. Chem.，Func. Mater. Lett.，Int. J. Anal. Chem.和《应用化学》等学术刊物编委， Electrochim. Acta，《物理化学学报》和《光谱学与光谱分析》副主编，《电化学》主编。

孙世刚
中国科学院院士
教授、博士生导师
电话：（0592）2180181 （实验室）
传真：（0592）2180181
电子邮箱：sgsun@xmu.edu.cn
网站： http://www.sungroup.ac
个人简历：
法国国家博士（巴黎居里大学，1986）
学士（厦门大学，1982）
博士后（1986-1987，法国科研中心界面电化学研究所）
国际电化学会会士
英国皇家化学会会士
先后获得国家杰出青年科学基金、国家自然科学奖二等奖，教育部自然科学奖一等奖，国际电化学Brian Conway奖章，中法化学讲座奖，中国电化学贡献奖，中国高等学校十大科技进展，中国基础研究十大新闻。
研究兴趣：
电催化、表界面过程，能源电化学（燃料电池，锂离子电池），纳米材料电化学
近期主要代表论著：
Group Members
Professor Yan-Xiai Jiang (姜艳霞),Professor Ling Huang (黄令), Professor Zhi-You Zhou (周志有), Professor Hong-Gang Liao (廖洪钢),Associate Professor Na Tian (田娜),Associate Professor Jun-Tao Li (李君涛),Senior Engineer(甄春花)  
Selected Publications
1.   “Modeling Fe/N/C Catalysts in Monolayer Graphene”, Acs Catalysis, 2017, 7, 139−145.
2.  “Electrochemically Seed-Mediated Synthesis of Sub-10 nm Tetrahexahedral Pt Nanocrystals Supported on Graphene with Improved Catalytic Performance”, J. Am. Chem. Soc.,2016, 138 (18), 753–5756.
3.   “In-situ FTIR spectroscopic studies of electrocatalytic reactions and processes”, Nano Energy, 2016, 29, 414-427.
4.  “RuO2 nanoparticles supported on MnO2 nanorods as high efficient bifunctional electrocatalyst of lithium-oxygen battery”, Nano Energy, 2016, 28, 63–70.
5.  “Hydrogen adsorption-mediated synthesis of concave Pt nanocubes and their enhanced electrocatalytic activity”, Nanoscale, 2016, 8, 11559–11564.
6.  “Layered/spinel heterostructured Li-rich materials synthesized by a one-step solvothermal strategy with enhanced electrochemical performance for Li-ion batteries”, Journal of Materials Chemistry A, 2016，4, 257-263.
7.  “Tuning Pt-skin to Ni-rich surface of Pt3Ni catalysts supported on porous carbon for enhanced oxygen reduction reaction and formic electro-oxidation”, Nano Energy, 2016, 19: 198-209.
8.  “S-Doping of an Fe/N/C ORR Catalyst for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells with High Power Density”, Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 9907 –9910.
9.  “A Robust Ion-Conductive Biopolymer as a Binder for Si Anodes of Lithium-Ion Batteries”, Adv. Func. Mater, 2015, 25(23), 3599-3605.
10. “Hierarchical Mn2O3 Hollow Microspheres as Anode Material of Lithium Ion Battery and its Conversion Reaction Mechanism Investigated by XANES”, ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7, 8488−8494.
11. “Phenylenediamine-Based FeNx/C Catalyst with High Activity for Oxygen Reduction in Acid Medium and Its Active-Site Probing”, J. Am. Chem. Soc.,2014, 136 (31): 10882–10885.
12. “Electrochemical Synthesis of Tetrahexahedral Rhodium Nanocrystals with Extraordinarily High Surface Energy and High Electrocatalytic Activity”, Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 126, 5197-5201.
13. “TEM studyof fivefold twined gold nanocrystal formation mechanism”, Materials Letters, 2014,116,299–303.
14. “Synthesis of Convex Hexoctahedral Pt Micro/Nanocrystals with High-2 Index Facets and Electrochemistry-Mediated Shape Evolution”, J. Am. Chem. Soc.,2013, 135, 18754-18757.
15. “Nanoscale tin-basedintermetallicelectrodes encapsulated in microporous copper substrate as the negative electrode with a high rate capacity and a long cycleability for lithium-ion batteries”, Nano Energy, 2013, 2: 595-603.
16. “LiMn0.5Fe0.5PO4 solid solution materials synthesized by rheological phase reaction and their excellent electrochemical performances as cathode of lithium ion battery”, J. Power Sources, 2013, 234: 217-222.
17. “Electrochemical Milling and Faceting: Size Reduction and Catalytic Activation of Palladium Nanoparticles”, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 8500-8504.
18. “Significantly Enhancing Catalytic Activity of Tetrahexahedral Pt Nanocrystals by Bi Adatom Decoration”. J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 12930–12933.
19. “Crystal Habit-Tuned Nanoplate Material of Li[Li1/3–2x/3NixMn2/3–x/3]O2 for High-Rate Performance Lithium-Ion Batteries”, Adv. Mater., 2010, 22, 4364-4367.
20.   “Direct Electrodeposition of Tetrahexahedral Pd Nanocrystals with High-Index Facets and High Catalytic Activity for Ethanol Electrooxidation”, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132: 7580-7581.
21.   “High-Index Faceted Platinum Nanocrystals Supported on Carbon Black as Highly Efficient Catalysts for Ethanol Electrooxidation”, Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49: 411-414.
22.   “Tuning the Shape and Catalytic Activity of Fe Nanocrystals from Rhombic Dodecahedra and Tetragonal Bipyramids to Cubes by Electrochemistry”, J.Am.Chem. Sco., 2009, 131: 10860-10862.
23.   “Platinum Metal Catalysts of High-Index Surfaces: From Single-Crystal Planes to Electrochemically Shape-Controlled Nanoparticles”, Journal of Physical Chemistry C, Feauture Article, 2008, 112: 19801-19817.
24.   “Shape-controlled synthesis of gold nanoparticles in deep eutectic solvents for studies of structure-functionality relationships in electrocatalysis”, Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 9100-9103.
25.   “Fabrication and properties of macroporous tin–cobalt alloy film electrodes for lithium-ion batteries”, Journal of Power Sources, 2007, 170: 450-455.
26.   “Electroplating synthesis and electrochemical properties of macroporous Sn–Cu alloy electrode for lithium-ion batteries”, Electrochimica Acta, 2007, 52: 6741-6747.
27.   “Synthesis of Tetrahexahedral Platinum Nanocrystals with High-Index Facets and High Electro-Oxidation Activity”, Science, 2007: 316 (No.5825): 732-735.
28. “A Universal Approach for the Self-Assembly of Hydrophilic Nanoparticles into Ordered Monolayer Films at a Toluene/Water Interface”, Angew. Chem.Int.Ed., 2006, 45: 2537-2539

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贵金属电催化剂抗毒化研究新进展

孙世刚教授和周志有教授课题组在贵金属电催化剂抗毒化研究方面取得新进展。他们通过在贵金属电催化剂表面构筑具有特定空间构型的有机分子吸附层，保护局域反应位，大幅度提高了铂基电催化剂的抗CO和H2S毒化能力，相关研究结果“Constructing canopy-shaped molecular architectures to create local Pt surface sites with high tolerance to H2S and CO for hydrogen electrooxidation”发表在Energy Environ. Sci. (2018, 11, 166-171)。

               

       燃料电池是一种清洁高效的电化学能源转化装置，在新能源汽车等领域具有广阔的应用前景。燃料电池对燃料氢气的纯度要求非常高，微量的CO、H2S等杂质，就会使得铂催化剂严重中毒。然而，当前全球95%的氢气是通过化石燃料重整来制备，其所含的CO等杂质难以净化到满足燃料电池的要求。因此，如何提高铂催化剂的抗毒化性能一直是一个研究热点。

       课题组发展了一种铂催化剂抗CO和H2S毒化的新策略。他们发现二乙酰基吡啶经过还原后，能以三齿配位模式很稳定地吸附在Pt催化剂表面。倾斜吸附的吡啶环与其下的铂表面位构成一个垂直高度为2.41埃的楔形空间。分子较小的氢气依旧可以在这些局域活性位发生反应，而尺寸较大的CO和H2S却无法吸附，由此提高了铂催化剂的抗毒化性能，可耐受100 ppm CO和1 ppm H2S。这种通过构筑局域活性位的立体位阻提高抗毒化的策略，也适合于铂合金催化剂。

       研究工作的共同第一作者为2014级博士生王韬和陈志昕。该工作得到科技部、国家自然科学基金委的大力资助。

       论文链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c7ee02641b#!divAbstract

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题    目: 《高等能源化学》课程系列：电催化
讲座人: 孙世刚 院士         
            厦门大学
时    间: 2018年04月28日(星期三) 14:30
地    点: 厦门大学卢嘉锡楼202
同步视频地点：中国科学技术大学环资楼340会议室
                      大连化学物理研究所分子反应动力学楼十一室三楼会议室


专家介绍：孙世刚教授，1982年初毕业于厦门大学化学系（77级），1986年9月年获巴黎居里大学授予法国国家博士学位。在法国科研中心界面电化学研究所做一年博士后，1987年底回国工作。现为厦门大学化学系教授、固体表面物理化学国家重点实验室研究员，博士生导师。长期从事电催化、谱学电化学和能源电化学等方面的研究。主持完成1995年度国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、和国家“973”计划课题等重要科研项目。目前担任国家自然科学基金委“界面电化学”创新研究群体学术带头人、主持国家重大科研仪器设备研制专项“基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置”。已在包括Science，J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Chem. Commun., J. Phys .Chem.,《中国科学》等刊物发表SCI收录论文450多篇，他引12000余次（h-index=54），获发明专利授权14项（含1项国际发明专利）。主编出版Elsevier英文科技著作“In-Situ Spectroscopic Studies of Adsorption at the Electrode and Electrocatalysis” 和《电催化》专著，应邀为18本科技著作撰写20专章。获第二届国家级教学名师奖，中国电化学会首届“中国电化学贡献奖”和国际电化学会授予“Brian Conway”奖章。作为第一完成人获教育部自然科学奖一等奖，国家自然科学奖二等奖。孙世刚教授2015年当选中国科学院院士，于2007年和2005年分别当选国际电化学会会士和英国皇家化学会会士。目前担中国化学会常务理事、副秘书长，中国微米纳米技术学会常务理事。应聘担任J. Electroanal. Chem.，Func. Mater. Lett.，Int. J. Anal. Chem.和《应用化学》等学术刊物编委， Electrochim. Acta，《物理化学学报》和《光谱学与光谱分析》副主编，《电化学》主编。

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报告人：孙世刚院士厦门大学化学系固体表面物理化学国家重点实验室
时间：2018年6月25日（周一）下午 13：30 – 14：30
地点：华东理工大学逸夫楼演讲厅
主办单位：化学工程联合国家重点实验室


专家简介：
孙世刚院士厦门大学化学系教授、固体表面物理化学国家重点实验室研究员，博士生导师。1982年初毕业于厦门大学化学系（77级），1986年9月年获巴黎居里大学授予法国国家博士学位。在法国科研中心界面电化学研究所做一年博士后，1987年底回国工作。
孙世刚院士长期从事电催化、谱学电化学和能源电化学等方面的研究。主持完成1995年度国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、和国家“973”计划课题等重要科研项目。目前担任国家自然科学基金委“界面电化学”创新研究群体学术带头人、主持国家重大科研仪器设备研制专项“基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置”。
孙世刚院士已在包括Science，J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Chem. Commun., J. Phys .Chem.,《中国科学》等刊物发表SCI收录论文520余篇，他引14500余次，H-Index 66。获发明专利授权14项（含1项国际发明专利）。主编出版Elsevier英文科技著作“In-Situ Spectroscopic Studies of Adsorption at the Electrode and Electrocatalysis” 和《电催化》专著，应邀为18本科技著作撰写20专章。获第二届国家级教学名师奖，中国电化学会首届“中国电化学贡献奖”和国际电化学会授予“Brian Conway”奖章。作为第一完成人获教育部自然科学奖一等奖，国家自然科学奖二等奖。
孙世刚教授2015年当选中国科学院院士，分别于2017和2015年当选国际电化学会会士和英国皇家化学会会士。目前担中国化学会常务理事、副秘书长，中国微米纳米技术学会常务理事。应聘担任Journal of Electroanalytical Chemistry, Functional Materials Letters, ACS Energy Letters, Journal of Solid State Electrochemistry, Electrochemical Energy Review, National Science Review, International Journal of Analytical Chemistry和《应用化学》等学术刊物编委，Electrochim. Acta，《化学学报》，《化学教育》，《光谱学与光谱分析》副主编，《电化学》主编。

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近期，由我院孙世刚院士担任项目负责人的国家重大科研仪器设备研制专项“基于可调红外激光的能源化学大型实验装置（FELiChEM）”的研制工作取得重要进展。该项目于2014年启动，总经费8500万元，由厦门大学、中国科学技术大学、复旦大学和中国科学院大连化学物理研究所共同承担。该大型实验装置包含一台可调谐红外自由电子激光光源，以及固液、固气表界面光谱，高空间分辨光谱，超快时间分辨光谱，光解离光谱和光激发光谱5个实验线站。该装置是国内首台红外自由电子激光用户装置，也是国际上首台面向能源化学领域研究的红外自由电子激光装置。建后将显著提升从原子、分子水平研究固/气和固/液表界面过程、团簇结构及其反应动力学和红外振动态激发分子反应动力学的能力，有力推动解决能源材料化学领域若干前沿科学问题。该大型实验装置作为一个重要的能源化学研究平台，最终将落户在同步辐射国家实验室（中国科学技术大学），面向全球开放运行。
       2020年5月，项目组的国家同步辐射实验室工程团队通过反复调试红外自由电子激光装置（Infrared Free Electron Laser，IRFEL），细致优化电子束流、波荡器参数和光束线反射镜姿态，实现了中红外波段自由电子激光的高功率稳定输出和高效传输，调谐范围达到2.5 ~ 50 μm，宏脉冲宽度3~5 μs，最大微脉冲能量超过80 μJ，超过项目计划书中的验收指标（图1）。6月，光束诊断系统完成全部技术验证，实现对低重频、超短脉冲红外激光光强和波长数据的精确诊断。7月，厦门大学承建的固液、固气表界面光谱和超快时间分辨光谱，以及复旦大学承建的高空间分辨光谱3条实验线站已分别完成了光路搭建与调试工作，顺利实现与红外自由电子激光光束线对接。其中，由我校承建的固液、固气表界面光谱实验线站获得了首张红外自由电子激光的红外吸收光谱图（图2）。

图1左图：红外自由电子激光光源总体；右图：红外自由电子激光光斑（波长：9.9 mm）

图2左图：红外自由电子激光波长诊断结果（带宽~1%）；右图：基于IRFEL光源采集的聚苯乙烯红外吸收光谱与常规傅里叶红外光谱仪采集的红外吸         收光谱的比较：光谱分辨率4 cm-1；扫描次数：IRFEL谱1次，标准谱32次。

       接下来，项目组将在现有工作基础上进一步密切合作，努力完成各项参数的优化和装置的整体调试，力争尽快全面达到验收指标，为能源化学领域的科学研究提供高质量的红外自由电子激光光源和先进的研究平台。