西湖大学工学院徐宇曦

baozhang

徐宇曦，西湖大学工学院低维功能材料与器件实验室负责人，2007年6月本科毕业于武汉大学化学与分子科学学院，获理学学士学位；2011年6月博士毕业于清华大学化学系，获理学博士学位。随后在华盛顿大学、加州大学洛杉矶分校从事博士后研究，于2015年7月加入复旦大学高分子科学系/聚合物分子工程国家重点实验室任研究员/博导。于2019年4月底加入西湖大学工学院任研究员/博导（独立PI）。


徐宇曦博士
Yuxi Xu, Ph.D.


工学院
电子科学与技术
材料科学与工程
低维功能材料与器件实验室


联系
邮箱: xuyuxi@westlake.edu.cn


学术成果
徐宇曦研究员课题组主要致力于新型高分子和石墨烯等低维功能材料的化学制备、可控组装复合及其在能源、环境、催化和生物医学中的应用。以第一和通讯作者在Nat. Commun.、Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.等学术期刊上发表论文六十余篇，拓展了石墨烯功能化与组装、三维石墨烯宏观材料、二维功能高分子等研究方向，在国际上产生了较为广泛的影响，论文被Science、Nature等刊物他引一万多次，其中单篇最高他引3000多次，入选过去十年中国被引用次数最高的十篇论文，14篇论文被ESI数据库收录为高被引论文，多篇论文被学术媒体和期刊作为封面文章和专题新闻亮点介绍，申请国内国际专利多项并转让一项给三星公司，获得2013年度教育部自然科学一等奖和2016年度国家自然科学二等奖（均为第二获奖人）、2019年中国化学会首届箐青化学新锐奖、2020 Young Innovator Award of Nano Research，2020国家优秀青年科学基金，入选上海市东方学者特聘教授（2015）、中国科协青年托举人才工程（2017）、Clarivate Analytics全球高被引科学家（2018-2020）和Elsevier“中国高被引学者”（2019），被重要学术期刊Adv. Mater. Interfaces和J. Mater. Chem. A分别遴选为2018 Hall of Fame和2018 Emerging Investigators，担任Nat. Chem.、JACS、Nat. Commun.、Adv. Mater.、ACS Nano、Adv. Energy Mater.等重要期刊审稿人。指导多名本科生和研究生获得国家奖学金和优秀毕业生称号，培养的毕业生去麻省理工学院等著名高校深造或者郑州大学等国内重点院校任教。


代表论文
1. Peitao Xiao, Shuo Li, Chengbing Yu, Ying Wang*, Yuxi Xu*, “Interface Engineering between Metal-Organic Framework Nanocrystal and Graphene toward Ultrahigh Potassium-Ion Storage Performance”, ACS Nano, 2020, 14, 10210-10218.
2. Ke Li, Meiying Liang, Hao Wang, Xuehang Wang, Yanshan Huang, João Coelho, Sergio Pinilla, Yonglai Zhang, Fangwei Qi, Valeria Nicolosi*, Yuxi Xu*, “3D MXene Architectures for Efficient Energy Storage and Conversion”, Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2000842.
3. Zhonghui Chen, Xuhui An, Liming Dai*, Yuxi Xu*, “Holey Graphene-based Nanocomposites for Efficient Electrochemical Energy Storage”, Nano Energy 2020, 73, 104762.
4. Minmin Fan, Dankui Liao, Mohamed F. Aly Aboud, Imran Shakir, Yuxi Xu*, “A Universal Strategy toward Ultrasmall Hollow Nanostructures with Remarkable Electrochemical Performance”, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 8247-8254.
5. Haiyan Duan, Pengbo Lyu, Jingjing Liu, Yanli Zhao, Yuxi Xu*, “Semiconducting Crystalline Two-Dimensional Polyimide Nanosheets with Superior Sodium Storage Properties”, ACS Nano, 2019, 13, 2473-2480.
6. Zhonghui Chen, Jiadong Chen, Fanxing Bu, Phillips O. Agboola, Imran Shakir*, Yuxi Xu*, “Double-Holey-Heterostructure Frameworks Enable Fast, Stable and Simultaneous Ultrahigh Gravimetric, Areal, and Volumetric Lithium Storage”, ACS Nano, 2018, 12, 12879-12887.
7. Fanxing Bu, Wenshu Chen, Jiajun Gu, Phillips O. Agboola, Najeeb Fuad Al-Khalli, Imran Shakir*, Yuxi Xu*, “Microwave-Assisted CVD-Like Synthesis of Dispersed Monolayer/Few-Layer N-Doped Graphene Encapsulated Metal Nanocrystals for Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution”, Chem. Sci. 2018, 9, 7009-7016.
8. Jingjing Liu, Yang Yang, Pengbo Lyu, Petr Nachtigall, Yuxi Xu*, “Few-Layer Silicene Nanosheets with Superior Lithium-Storage Properties”, Adv. Mater., 2018, 30, 1800838.
9. Peitao Xiao, Fanxing Bu, Ranran Zhao, Mohamed F. Aly Aboud, Imran Shakir*, Yuxi Xu*, “Sub-5 nm Ultrasmall Metal–Organic Framework Nanocrystals for Highly Efficient Electrochemical Energy Storage”, ACS Nano, 2018, 12, 3947-3953.
10. Jingjing Liu, Pengbo Lyu, Yu Zhang, Petr Nachtigall, Yuxi Xu*, “New Layered Triazine Framework/Exfoliated Two-Dimensional Polymer with Superior Sodium-Storage Properties”, Adv. Mater., 2018, 30, 1705401.
11. Runze Liu, Yu Zhang, Zhenjian Ning, Yuxi Xu*, “A Catalytic Microwave Process for Superfast Preparation of High-Quality Reduced Graphene Oxide”, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 15677-15682.
12. Peitao Xiao, Fanxing Bu, Guanhui Yang, Yu Zhang, Yuxi Xu*, “Integration of Graphene, Nano Sulfur and Conducting Polymer into Compact Flexible Lithium-Sulfur Battery Cathode with Ultrahigh Volumetric Capacity and Superior Cycling Stability for Foldable Devices”, Adv. Mater., 2017, 29, 1703324.
13. Jingjing Liu, Wu Zan, Ke Li, Yang Yang, Fanxing Bu, Yuxi Xu*, “Solution Synthesis of Semiconducting Two-Dimensional Polymer via Trimerization of Carbonitrile”, J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 11666-11669.
14. Tiancai Jiang, Fanxing Bu, Xiaoxiang Feng, Imran Shakir*, Guolin Hao*, Yuxi Xu*, “Porous Fe2O3 Nanoframeworks Encapsulated within Three-Dimensional Graphene as High-Performance Flexible Anode for Lithium-Ion Battery”, ACS Nano, 2017, 11, 5140-5147.
15. Meng Wang, Xidong Duan, Yuxi Xu*, Xiangfeng Duan*, “Functional Three-Dimensional Graphene/Polymer Composites”, ACS Nano 2016, 10, 7231-7247.
16. Yuxi Xu, Gaoquan Shi, Xiangfeng Duan, “Self-Assembled Three-Dimensional Graphene Macrostructures: Synthesis and Applications in Supercapacitors”, Acc. Chem. Res. 2015, 48, 1666-1675.
17. Yuxi Xu, Chih-Yen Chen, Zipeng Zhao, Zhaoyang Lin, Xu Xu, Chain Lee, Xiangfeng Duan, “Solution Processable Holey Graphene Oxide and Its Derived Macrostructures for High-Performance Supercapacitors”, Nano Lett. 2015, 15, 4605-4610.
18. Yuxi Xu, Zhaoyang Lin, Xing Zhong, Ben Papandrea, Yu Huang, Xiangfeng Duan, “Solvated Graphene Frameworks as High-Performance Anodes for Lithium-Ion Batteries”, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 5345-5350.
19. Yuxi Xu, Zhaoyang Lin, Xing Zhong, Xiaoqing Huang, Nathan O. Weiss, Yu Huang, Xiangfeng Duan, “Holey Graphene Frameworks for Highly Efficient Capacitive Energy Storage”, Nat. Commun. 2014, 5, 4554.
20. Yuxi Xu, Zhaoyang Lin, Xiaoqing Huang, Yang Wang, Yu Huang, Xiangfeng Duan, “Functionalized Graphene Hydrogels Based High-Performance Supercapacitors”, Adv. Mater. 2013, 25, 5779-5784.
21. Yuxi Xu, Zhaoyang Lin, Xiaoqing Huang, Yuan Liu, Yu Huang, Xiangfeng Duan, “Flexible Solid-State Supercapacitors Based on Three-Dimensional Graphene Hydrogel Films”, ACS Nano 2013, 7, 4042-4049.
22. Yuxi Xu, Qiong Wu, Yiqing Sun, Hua Bai, Gaoquan Shi, “Three-Dimensional Self-Assembly of Graphene Oxide and DNA into Multifunctional Hydrogels”, ACS Nano 2010, 4, 7358-7362.
23. Yuxi Xu, Kaixuan Sheng, Chun Li, Gaoquan Shi, “Self-Assembled Graphene Hydrogel via a One-Step Hydrothermal Process”, ACS Nano 2010, 4, 4324-4330.
24. Yuxi Xu, Lu Zhao, Hua Bai, Wenjing Hong, Chun Li, Gaoquan Shi, “Chemically Converted Graphene Induced Molecular Flattening of Porphyrin and Its Application for Optical Detection of Cadmium(II) Ions”, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13490-13497.
25. Yuxi Xu, Hua Bai, Gewu Lu, Chun Li, Gaoquan Shi, “Flexible Graphene Films via the Filtration of Water-Soluble Noncovalent Functionalized Graphene Sheets”, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5856-5857.

baozhang

一个世纪以前，施陶丁格首次提出了聚合物(或大分子)的概念。经过一百年的发展，聚合物已经在人类生活的方方面面发挥着不可替代的作用。传统的聚合物是在一维方向上由重复单元通过共价键连接构成的。近些年，二维高分子受到了越来越多的关注，它们是由结构单元在二维平面内通过共价键相互连接形成的具有周期性排列和结构单元厚度的分子片。由于其原子层或分子层厚度的分子结构和尺寸特征，二维高分子在能源存储领域具有很大的应用潜力。
      石墨烯是一种独特的天然二维高分子，具备优异的导电性和高比表面的快速离子传输性能，作为电极材料被广泛研究。通过将二维石墨烯进行组装形成均匀的多孔网络结构即三维石墨烯, 可以有效缓解石墨烯片层间的堆叠倾向, 并在宏观材料层面展现出较高的机械强度、较大的比表面积、优异的电学性能等，从而在多维度发挥其优异的电化学性能。最近新型的合成二维高分子逐渐被开发出来如2D COF、硅烯、2D CTF等并表现出突出的结构多样性和功能可调性,在能源存储领域具有巨大的应用潜力，比如：共轭结晶的CTF的平面内具有均一的纳米孔径，可以为金属离子提供快速而高效的扩散途径, 再结合π共轭结构带来的导电性, CTF有望作为金属离子电池的负极材料用于高效储能；抑制锂枝晶的生长是锂金属电池领域的重要课题之一。为了抑制锂枝晶的生长, 制备具有锂离子亲和性和均一孔径的二维高分子修饰层可以有效引导锂金属的均匀沉积。

        西湖大学徐宇曦研究员课题组首先围绕石墨烯的快速制备、组装、功能性复合及其电化学应用进行总结, 然后针对新型合成二维高分子材料(二维共价有机框架(2D COF), 硅烯和二维共价三嗪框架(2D CTF))的制备方法、有效的分子设计和电化学应用进行总结, 用于理解二维高分子的构效关系, 为实现二维高分子的可控制备和高效应用提供了思路。
       上述工作以专论形式即将在《高分子学报》2021年第6期"高分子优秀青年学者专辑"印刷出版, 博士生牛超群为论文的第一作者，徐宇曦研究员为通讯作者。