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[专家学者] 大连理工大学化工学院邱介山

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发表于 2018-5-27 16:37:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
邱介山, 大连理工大学化工学院教授、博士生导师,国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授、国务院政府津贴专家、国家“有突出贡献中青年专家”及国家“百千万人才工程”人选、全国化工优秀科技工作者、全国百篇优秀博士论文指导教师。主要从事材料化工、能源化工等方面的研究。承担完成或正在实施各类课题60余项,包括国家自然科学基金杰出青年基金项目、3项国家自然科学基金重点课题等。研究工作获德国拜尔公司、瑞士加铝公司、日本三菱公司、香港中华煤气公司等国际著名企业资助。

邱介山
基本信息Personal Information
教授博士生导师 硕士生导师
性别:男
毕业院校:大连理工大学
学位:博士
在职信息:在职
所在单位:化工学院
学科:化学工艺功能材料化学与化工
办公地点:西部校区化工综合楼A203
联系方式:Tel:0411-84986080(O); Email: jqiu@dlut.edu.cn
电子邮箱:jqiu@dlut.edu.cn
个人简介Personal Profile

在国内外发表刊物论文600余篇,其中490余篇论文发表在Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.,Adv. Energy Mater.,Energy &Environ. Sci.,PNAS, Nature Commun.,Nano Energy, ACS Nano, Angew. Chem. Int. Ed.等国际学术刊物上(IF>6论文190余篇; 47篇论文被选为国际学术刊物封面)。发表论文被SCI收录530余篇,论文被SCI他人引用13400余次(SCI总引14300余次),H因子56(Web of Sci.核心数据库);申请及授权发明专利80余项。荣获2项教育部自然科学一等奖、辽宁省青年科技奖、高等学校优秀骨干教师、辽宁省优秀专家、辽宁省优秀科技工作者、大连市优秀专家等各类奖励和表彰20余次。
指导博士生50余名,硕士生60余人,博士后16名。毕业博士生中,1人获全国百篇优秀博士论文,1人获全国百篇优秀博士论文提名,4人获辽宁省优秀博士论文;3人入选“中组部青年##学者”,3人获得国家自然科学会优秀青年基金(优青),3人入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”,1人入选教育部青年长江学者特聘教授, 数人次入选国家“万人计划”领军人才、山东泰山学者、安徽皖江学者等人才工程。培养的博士后和研究生中,有20余人被聘为教授,10余人被聘为副教授。
现任中国微米纳米技术学会副理事长并当选首批会士、《化工学报》副主编、Science China Materials等20种学术刊物的编委。曾任国际学术刊物Carbon副主编及FlatChem共同创刊主编。
近期30篇代表性论文
CT Zhao, C Yu, B Qiu, S Zhou, MD Zhang, HWHuang, BQ Wang, JJ Zhao, XL Sun, JS Qiu. Ultrahigh Rate and Long-LifeSodium-Ion Batteries Enabled by Engineered Surface and Near-Surface Reactions,Adv. Mater. 2018, 1702486.
XT Meng, C Yu, XD Song, J Iocozzia, JFHong, M Rager, H Jing, S Wang, L Huang,, JS Qiu, ZQ Lin. Scrutinizing Defectsand Defect Density of Selenium-Doped Graphene for High-Efficiency TriiodideReduction in Dye-Sensitized Solar Cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57(17):4682-86.
SS Niu, ZY Wang, ML Yu, MZ Yu, LY Xiu, SWang, XH Wu, JS Qiu. MXene-Based Electrode with Enhanced Pseudocapacitance andVolumetric Capacity for Power-Type and Ultra-Long Life Lithium Storage, ACSNano, 2018,12(4):3928-3937.
4. SH Liu, ZY Wang, S Zhou, FJ Yu, MZ Yu,CY Chiang, WZ Zhou, JJ Zhao, JS Qiu. Metal-organic framework-derived hybridcarbon nanocages as bifunctional electrocatalyst for oxygen reduction andevolution, Adv. Mater. 2017, 29(31): 1700874.
SF Li, C Yu, J Yang, CT Zhao, MD Zhang, HWHuang, ZB Liu, W Guo, JS Qiu. A superhydrophilic ‘‘nanoglue’’ for stabilizingmetal hydroxides onto carbon materials for high-energy and ultralong-lifeasymmetric supercapacitors, Energy Environ. Sci., 2017, 10: 1958-1965. (insidefront cover; 2017 Energy Environ. Sci. HOT article).
XH Wu, ZY Wang, MZ Yu, LY Xiu, JS Qiu.Stabilizing the MXenes by carbon nanoplating for developing hierarchicalnanohybrids with efficient lithium storage and hydrogen evolution capability,Adv. Mater., 2017, 29(24):1607017 (highlighted as the back cover)
ML Yu, ZY Wang, YW Wang, YF Dong, JS Qiu.Free-standing flexible Li2S paper electrode with high mass and capacity loadingfor high energy Li-S batteries, Adv. Energy Mater. 2017, 1700018
HW Huang, C Yu, CT Zhao, XT Han, J Yang, ZBLiu, SF Li, MD Zhang, JS Qiu. Iron-tuned Super Nickel Phosphide Microstructureswith High Activity for Electrochemical Overall Water Splitting, Nano Energy,2017,34, 472–480.
CT Zhao, C Yu, MD Zhang, HW Huang, SF Li,XT Han, ZB Liu, J Yang, W Xiao, JN Liang, XL Sun, JS Qiu. Ultrafine MoO2-carbonmicrostructures enable ultra-long-life power-type sodium ion storage byenhanced pseudocapacitance, Adv. Energy Mater. 2017, 1602880.
SS Niu, ZY Wang, T Zhou, ML Yu, MZ Yu, JSQiu. A Polymetallic Metal-Organic Framework-Derived Strategy towardSynergistically Multidoped Metal Oxide Electrodes with Ultralong Cycle Life andHigh Volumetric Capacity, Adv. Funct. Mater. 2017, 27,1605332
XT Han, C Yu, S Zhou, CT Zhao, HW Huang, JYang, ZB Liu, JJ Zhao, JS Qiu. Ultrasensitive Iron-Triggered Nano-size Fe-CoOOHIntegrated with Graphene for Highly Efficient Oxygen Evolution, Adv. EnergyMater. 2017, 1602148.
YF Dong, ML Yu, ZY Wang, Y Liu, XZ Wang, ZBZhao, JS Qiu. A Top-Down Strategy toward 3D Carbon Nanosheet FrameworksDecorated with Hollow Nanostructures for Superior Lithium Storage, Adv. Funct.Mater.2016, 42:7590- 98.
J Yang, C Yu, XM Fan, SX Liang, SF Li, HWHuang, Z Ling, C Hao, JS Qiu. Electroactive edge site-enriched nickel–cobaltsulfide into graphene frameworks for high-performance asymmetricsupercapacitors, Energy Environ. Sci., 2016, 9: 1299-1307.
C Yu, HQ Fang, ZQ Liu, H Hu, XT Meng, JSQiu, Chemically grafting graphene oxide to B, N co-doped graphene via ionicliquid and their superior performance for triiodide reduction, Nano Energy,2016, 25, 184-192.
T Li, WL Zhang, L Zhi, H Yu, LQ Dang, FShi, H Xu, FY Hu, ZH Liu, ZB Lei, JS Qiu. High-energy asymmetricelectrochemical capacitors based on oxides functionalized hollow carbon fiberselectrodes, Nano Energy, 2016, 30: 9-17.
Z Ling, ZY Wang, MD Zhang, C Yu, G Wang, YFDong, SH Liu, YW Wang, JS Qiu. Sustainable synthesis and assembly ofbiomass-derived B/N co-doped carbon nanosheets with ultrahigh aspect ratio forhigh performance supercapacitors, Adv. Funct. Mater.2016, 26, 111-19 (frontcover).
XT Meng, C Yu, B Lu, J Yang, JS Qiu, Dualintegration system endowing two-dimensional titanium disulfide with enhancedtriiodide reduction performance in dye-sensitized solar cells, Nano Energy,2016, 22, 59-69.
CT Zhao, C Yu, SH Liu, J Yang, XM Fan, HWHuang, JS Qiu. 3D porous N-doped graphene frameworks made of interconnectednanocages for ultrahigh-rate and long-life Li-O2 batteries, Adv. Funct. Mater.2015,25(44): 6913-6920.
HJ Wang, L Zhi, KQ Liu, LQ Dang, ZH Liu, ZBLei, C Yu, JS Qiu. Thin-Sheet Carbon Nanomesh with an ExcellentElectrocapacitive Performance, Adv. Funct. Mater. 2015, 25(34): 5420–5427(inside front cover)
XT Meng, C Yu, XD Song, Y Liu, SX Liang, ZQLiu, C Hao, JS Qiu. Nitrogen-doped Graphene Nanoribbons with Surface EnrichedActive Sites and Enhanced Performance for Dye-sensitized Solar Cells, Adv.Energy Mater. 2015, 5(11), 1500180, (highlighted as inside cover)
J Yang, C Yu, XM Fan, CT Zhao, JS Qiu.Ultrafast Self-assembly of Graphene Oxide-induced Monolithic NiCo-carbonateHydroxide Nanowire Architectures with a Superior Volumetric Capacitance forSupercapacitors, Adv. Funct. Mater. 2015, 25(14): 2109-2116 (inside frontcover).
XM Fan, C Yu, J Yang, Z Ling, C Hu, MDZhang, JS Qiu. A Layered- Nanospace-Confinement Strategy for the Synthesis ofTwo-Dimensional Porous Carbon Nanosheets for High-Rate PerformanceSupercapacitors, Adv. Energy Mater.,2015, 5(7), 1401761 (highlighted as frontcover)
Z Ling, CE Ren, MQ Zhao, J Yang, JMGiammarco, JS Qiu, MW Barsoum, Y Gogotsi. Flexible and conductive MXene filmsand nanocomposites with high capacitance, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (PNAS).2014, 111(47):16676-81.
SH Liu, YF Dong, CT Zhao, ZB Zhao, C Yu, ZYWang, JS Qiu, Nitrogen-rich carbon coupled multifunctional metal oxide/graphenenanohybrids for long-life lithium storage and efficient oxygen reduction, NanoEnergy, 2015, 12, 578-587.
ZY Wang, YF Dong, HJ Li, ZB Zhao, HB Wu, CHao, SH Liu, JS Qiu, XW Lou. Enhancing Lithium-sulfur Battery Performance byStrongly Binding the Discharge Products on Amino-functionalized ReducedGraphene Oxide, Nature Commun., 2014, 5:5002.
WB Wan, LL Li, ZB Zhao, H Hu, XJ Hao, DAWinkler, LC Xi, TC Hughes, JS Qiu. Ultrafast Fabrication of CovalentlyCross-linked Multifunctional Graphene Oxide Monoliths, Adv. Funct. Mater. 2014,24:4915-4921 (highlighted as frontispiece)
J Yang, C Yu, XM Fan, JS Qiu. 3D ArchitectureMaterials Made of NiCoAl-LDH Nanoplates Coupled with NiCo-Carbonate HydroxideNanowires Grown on Flexible Graphite Paper for Asymmetric Supercapacitors, Adv.Energy Mater. 2014, 4, DOI: 10.1002/aenm.201470099 (highlighted asfrontispiece)
B Cai, YD Xing, Z Yang, WH Zhang, JS Qiu.High performance hybrid solar cells sensitized by organolead halideperovskites, Energy Environ. Sci., 2013, 6: 1480-1485.
H Hu, ZB Zhao,WB Wan, Y Gogotsi, JS Qiu.Ultralight and highly compressible graphene aerogels. Adv. Mater.2013,25:2219-2223.(highlighted in Nature, 2013, 494: 404; top 5 most frequentlyaccessed articles in Adv. Mater. in the period 2012.11–2013.10;2013年中国百篇最具国际影响力英文论文;Wiley Excellent Paper Award in 2015)
SH Liu, ZY Wang, C Yu, HB Wu, G Wang, Q Dong,JS Qiu, A. Eychmüller, XW Lou. A Flexible TiO2(B)-Based Battery Electrode withSuperior Power Rate and Ultralong Cycle Life, Adv. Mater. 2013, 25: 3462-3467.
教育经历Education Background
1978.91980.7山东省胶南市第一中学高中所有课程
1987.91990.8大连理工大学有机化工博士
1984.91987.8大连工学院有机化工硕士
工作经历Work Experience
2007.2至今大连理工大学能源研究院副院长
1998.9至今大连理工大学教授
1993.10至今大连理工大学化工研究所副所长
1992.91998.9大连理工大学副教授
1990.71992.9大连理工大学讲师
1987.71987.9大连理工大学助教
研究方向Research Focus
●新型及高性能炭素材料的制备及其应用
●等离子体化学化工
●生物基纳米功能材料
●  煤炭的高效洁净转化基础研究
●无机膜材料的制备及膜分离技术  
●太阳能电池/超级电容器/锂二次电池
●基于功能炭材料的高性能催化剂和新型催化反应

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发表于 2018-7-8 08:58:51 | 显示全部楼层

基于少层MoS2与石墨烯的有机耦合,构筑三明治复合纳米片材料,实现高倍率储钠



随着社会的不断发展,人们对能量的高效存储技术与器件之需求日益增加。目前,锂离子电池凭借稳定的性能和成熟的工艺得到广泛应用;然而,锂资源的匮乏促使人们继续寻求新一代的能量储存材料与技术,其中,钠离子电池因钠资源丰富、分布广泛和成本低廉等特点,在国内外备受关注,有望替代锂离子电池成为智能电网等大规模储能应用的首选。与锂离子电池相比,钠离子电池的倍率性能和循环性能很不理想,其主要原因是钠离子的离子半径较大,导致缓慢的固态离子扩散和充放电过程中的体积膨胀。新结构高性能电极材料之设计与可控合成,有助于克服这一难题,实现高性能钠离子电池的构筑。

大连理工大学邱介山教授领导的辽宁省“能源材料化工”创新团队与加拿大西安大略大学孙学良教授合作,在前期研究工作的基础上(超细MoO2纳米颗粒镶嵌核壳纳米棒的新结构,Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1602880,被选为刊物Frontispiece;超大层间距(1.34 nm)MoS2与碳纤维的复合结构新材料,Nano Energy 2017, 41, 66-74),提出了一个全新的技术策略,基于原位化学作用,利用活性物质精细调控材料的微观结构,构筑具有分级结构的碳基纳米复合材料;通过调控电极材料的本征结构,增加了电极材料的表面/近表面反应的贡献比例,显著提高了钠离子电池的倍率性能。

他们以氧化石墨烯为结构导向剂,利用多巴胺与钼酸铵的络合作用以及多巴胺的原位聚合反应,辅以高温硫蒸气硫化处理,合成出层间距更大的少层MoS2与石墨烯有机耦合的复合纳米片材料(G@MoS2-C);G@MoS2-C的独特二维片型结构,有利于缩短钠离子的扩散距离;具有扩大层间距的少层MoS2,则有利于提高活性物质的利用率;三明治层间的石墨烯,有利于提高复合材料的导电性。密度泛函理论研究证明,随MoS2层间距的增加,钠离子在其层间的扩散能垒逐步减小,进一步降低了钠离子的扩散阻力。G@MoS2-C的独特结构特征,使其在高的充放电速率下,能够保持高的表面和近表面反应贡献。作为钠离子电池的负极材料,在3 A g-1的电流密度下,循环4500圈后,G@MoS2-C的比容量仍高达253 mA h g-1;在50 A g-1的超高电流密度下,其比容量可达93 mA h g-1。成果发表在Advanced Materials上(2018, 30, 1702486)。这一工作为拓展高倍率钠离子电池电极材料的设计与构筑方法,开辟了新的技术途经。研究工作得到国家自然科学基金、中央高校基础研究基金的资助支持。

三明治复合纳米片材料

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邱介山

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发表于 2021-6-8 14:22:28 | 显示全部楼层
超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种环境友好、无可替代的新型储能和节能装置,是最具实际应用前景的新能源存储前沿热点技术之一。超级电容器主要由电极、集流体、电极间的隔膜和电解液组成。其中,电极材料是影响和决定超级电容器性能的关键因素之一。相关工作引发国内外科研工作者和工业界的研究热潮,成为重大的挑战性课题之一。然而,在电极材料的开发和应用过程中,实验室的基础和应用研究与商业化的工作严重的脱节,这在很大程度上影响和限制了超级电容器的商业化进程。在电极材料的基础研究过程中,各类先进设计理念的提出着实带动了相关领域和行业的快速发展。然而,多数精心设计和构筑的电极活性材料载量约为2~3 mg cm-2,这类低载量的电极完全不能很好地满足商业化电极的需求。因此,将电极的活性材料载量提高到10 mg cm-2(商业的需求指标),并进一步探究和优化其电化学性能,将对于其未来的实际应用更具有借鉴和指导意义。

超级电容器

超级电容器
       然而,当活性材料的载量和厚度提高数倍后,在实际应用过程中,将会面临诸多复杂的电荷存储问题。例如,相对于低载量或薄膜电极,高载量电极的离子传输和电子传递距离会增长数倍,在单位面积和单位时间内需要存储的电荷也将成倍增加,动力学过程缓慢。因此,为了推进超级电容器的商业化进程,深度解耦和强化高载量电极的荷质传输至关重要。大连理工大学精细化工国家重点实验室邱介山教授领导的团队,系统总结和分析了超级电容器充/放电过程中高载量电极的电荷传输机制,评述了优化高载量超级电容器电极储能特性的技术策略,讨论了推进超级电容器商业化应用所面临的机遇和挑战,进一步为先进超级电容器功能电极材料的设计与构筑提供了可借鉴的新思路和技术指导。
        总之,尽管超级电容器电极材料的相关工作取得了长足的发展,但是仍然面临着很多的问题。1)对于准固态、固态电容器,为缓解严峻的离子渗透传输问题,开发具有稳健保水能力、优良离子迁移率的凝胶型电解质至关重要,亟待引起更广泛的关注和研究;(2)对于涂覆制备的厚电极,在测试过程中所产生的破裂和脱落问题,将会极大影响其长循环性能,这需要对材料/粘结剂以及材料/基底的进行合理的界面调控,科学开发绿色、高效的粘结剂;(3)在长期测试过程中,存在电极材料的不可逆氧化和失活,电解液的分解和变质等问题,因而大力提倡开发物化特性稳定的电解液,并探究和选用适宜的电压窗口;(4)可以在非常规/极端条件(比如高温、潮湿、高压、强力磁场)下运行的超级电容器体系;(5)采用先进技术揭示材料的物相演化规律及结构与性能之间的构-效关系,从而指导电极材料的设计与构筑。工作以“Toward commercial-level mass-loading electrodes for supercapacitors: opportunities, challenges and pespectives”为题发表在Energy Environ. Sci.(2021, 14, 576-601)上。




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氨是化肥生产工业的重要原料,也是一种能源载体。目前,氨的合成主要采用传统能源密集型的Haber−Bosch法。最近,凭借节能与环境友好等优势,电催化氮气还原反应(NRR)合成氨路线在国内外受到广泛关注。然而,该技术路线需要克服的瓶颈性难题之一,是如何摆脱析氢(HER)副反应的限制,同时,需要总结凝练并形成能够有效提升NRR选择性的实验操作指南。NRR是一个复杂的反应体系,涉及气-液-固三相界面微环境与质子、多电子转移,从基本的反应机理解析入手,聚焦于反应动力学、热力学以及催化剂设计等层面,深度解耦抑制HER的方法策略尤为重要。

合成氨

合成氨
       精细化工国家重点实验室邱介山教授领导的团队基于质子和电子转移动力学、反应化学平衡的调变和催化剂设计等视角,深度剖析和总结归纳了抑制HER的策略,阐述了抑制析氢提升NRR选择性的方法论(Energy Environ. Sci. 2021, 14, 1176-1193)。此外,他们还从氨产物的准确定量、增强氮气活化能力、调控气-液-固三相界面微环境、耦合高附加值的阳极反应以及发展流动池模块等方面,围绕如何切实推进电化学合成氨技术的实际应用,提出了独特的见解。相信这些有深度的前瞻性思想,能够启发和引导该领域的快速发展。
       总之,尽管NRR的选择性和产率已有不同程度的提升,但距实际推广应用还有很长的路要走。首先,研究者需要严格按照文献报道的可靠方法进行氨产物的分析定量,这是评价和筛选催化剂性能的先决条件;特别是在催化剂氨产率小于10 nmol s−1 cm−2时,15N2同位素标记定量实验应该是必不可少的。本文作者建议并呼吁研究人员用NH3分电流密度、质量/面积归一化的产率作为NRR反应的描述符。其次,要重视并着力提升催化剂的N2活化能力,这能有效提升NRR的本征反应速率。此外,要采用原位红外、原位拉曼等技术,探究并解耦电极-电解液界面反应之本质。研究并创建高附加值产物的阳极反应,取代析氧反应,也是提升整个反应能源效率的重要发展方向。最后,本文作者建议进一步加强对流动池反应器和相关工艺技术的研发,切实推进电化学合成氨技术路线的实际应用。


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