中国科学技术大学材料科学与工程系陈乾旺

zhudongchuji

陈乾旺，男，1965年生，中国科学技术大学教授。1995年获中国科学技术大学理学博士学位，1996年破格晋升为中国科学技术大学中国科学院结构分析开放研究实验室副研究员，随后在日本、德国（洪堡学者）和香港理工大学做博士后和访问研究员, 2000年被聘为中国科学技术大学教授，博士生导师，2000年入选中国科学院引进国外杰出人才“百人计划”，2001年获国家杰出青年科学基金，2002年入选教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2004年入选国家人事部等七部委首批“新世纪百千万人才工程”国家级人选，享受国务院政府特殊津贴。Nature出版集团在线刊物《Scientific Reports》、《The Open Crystallography Journal》、ISRN Nanotechnology、《化学工程与技术》等期刊编委，曾任教育部材料物理重点实验室学术委员会委员，现为中国科学院强磁场中心双聘研究员，材料部副主任、磁性配合物与纳米材料安徽省重点实验室学术委员会副主任，安徽省硅酸盐学会副理事长，美国化学会会员。



陈乾旺 教授
电话和传真: (086)551-63603005
主页：功能纳米材料实验室

第九届安徽省政协委员（2003.1-2007.12），第十届安徽省政协常委（2008.1-至今），安徽省纪委党风党纪监督员。

研究方向：
磁场等特殊条件下的材料制备与应用（磁响应光子晶体、磁性纳米粒子生物医学应用、纳米催化）和交叉科学。
承担项目、发表论与获奖等介绍：
承担过国家自然科学基金,教育部和中科院留学回归人员择优支持基金，国家杰出青年科学基金，中科院创新课题、国家基金委"纳米重大研究计划"重点基金、国家高技术研究发展计划（863计划）、安徽省人才基金、国家大科学工程联合基金重点课题等项目。注重交叉科学问题研究，如较早开展了磁场下材料合成与纳米粒子组装研究，在Advanced Materials上发表的有关磁场能改变晶面能，从而导致晶粒定向生长的论文，单篇已获引用近300次。已经在Advanced Materials, Phys. Rev. Lett.等SCI检索刊物发表学术论文230余篇;论文被美国《科学》、英国《自然》等国际期刊和专著引用或评价3000余次（含自引）；获美国发明专利1项, 国家发明专利12项; 获中国分析测试协会一等奖1项(1); 安徽省自然科学二等奖1项（1）。在高等教育出版社出版研究生教材《纳米科技基础》和《磁化学与材料合成》专著各1部。已培养博士后三名，博士24名，硕士17名。

代表论著：
1) Metal-free catalytic reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol by N-doped graphene，Energy Environ. Sci. 6(2013)3260;
2) Experimental and Theoretical Investigations on the Magnetic-Field-Induced Variation of Surface Energy of Co3O4 Crystal Faces, Chem. Eur. J. 16(2010)12088;
3) Magnetic-field-induced growth of single-crystalline Fe3O4 nanowires, Advanced Materials 16(2004)137;
4) Reduction of carbon dioxide by magnetite: Implications for the primordial synthesis of organic molecules, J. Am. Chem. Soc. 122(2000)970;
5) Nondegrading photoluminescence in porous silicon, Phys. Rev. Lett. 81(1998)1710.

baiyangdian

陈乾旺等发表碳基复合纳米凝胶综述文章

中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究员王辉，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心、合肥研究院强磁场中心教授陈乾旺，纽约城市大学史丹顿学院教授Shuiqin Zhou合作的论文Carbon-based hybrid nanogels: a synergistic nanoplatform for combined biosensing, bioimaging, and responsive drug delivery 发表在化学综述期刊英国皇家化学会《化学会评论》(Chemical Society Reviews DOI:10.1039/C7CS00399D)上。
    该论文全面总结了国际上关于不同碳基纳米结构用于制备复合纳米凝胶的合成方法、结构特点、性质变化，阐述了碳基复合纳米凝胶在生物传感器、生物成像、响应型药物释放以及疾病治疗中的应用，提出了碳基复合纳米凝胶今后值得关注的科学问题。

　　近年来，课题组以碳量子点（碳点）为基础，通过从材料结构到表面性质认识碳点的特性，在刺激响应型复合纳米凝胶的合成方面做了大量的工作。利用简单的沉淀聚合法以及非溶剂胶体形成法，设计了具有稳定光学性质的温度/pH/葡萄糖/近红外/磁场等刺激响应型复合纳米凝胶，实现了其在光学传感器、荧光成像、刺激响应型药物释放以及癌症的复合治疗等功能于一体。相关碳基纳米材料和复合凝胶研究成果发表在《先进材料》、《先进功能材料》、《生物材料》等国际期刊上。

　　合肥研究院强磁场中心为论文的第一单位，王辉是第一作者和通讯作者，Shuiqin Zhou为共同通讯作者。

　　该工作获得国家自然科学基金委、美国糖尿病协会和合肥研究院等的项目资助。

　　论文链接

碳基复合纳米凝胶的合成及应用

boing

锂离子电池在工业生产和生活中得到了广泛的应用。然而，由于锂资源相对较少且分布不均，锂离子电池不能满足储能系统的需求。寻求一种可替代锂离子电池的金属离子电池成为亟待解决的问题。钾储量丰富且电化学性质与锂相当，因此钾离子电池的发展对未来大规模储能具有战略意义。在钾离子电池负极材料中，资源丰富、环境友好的碳基材料得到了广泛的研究，利用杂原子掺杂来调节碳材料的结构并产生更多的活性位点，有利于钾离子的存储。对于氮掺杂的碳材料而言，根据理论计算，吡啶氮和吡咯氮可以有效的提高钾的吸附，从而能提高碳材料的储钾性能。然而，制备一种具有高的氮含量，同时具有高的吡啶氮和吡咯氮含量的碳材料仍然存在挑战。

       中国科学技术大学陈乾旺教授课题组针对这一问题，通过对高能金属有机框架（MET-6）进行热解成功制备了高氮掺杂的碳材料，其中800℃制备样品其氮含量高达13.57 at%，且具有很高的吡啶氮（46.6%）和吡咯氮（29.1%）含量。除此之外，这种材料还具有超高的比表面积和丰富的孔隙结构，应用于钾离子电池负极材料时，表现出了极佳的倍率性能（在10 A g-1 和20 A g-1的电流密度下，其容量为144 mAh g-1 和105 mAh g-1）和优异的循环稳定性（在1 A g-1电流密度下循环2000圈的容量仍可保持在258.9 mAh g-1）。同时，结合理论计算和电化学测试分析，系统研究了该材料的储钾机制。
       这项工作为高能MOFs的应用提供了一个新的思路，也提供了一种新的方法来制备高的吡啶氮和吡咯氮含量的碳材料。相关研究论文发表于Small (DOI: 10.1002/smll.202002771)上，题为”Energetic Metal-Organic Frameworks Derived Highly Nitrogen-Doped Porous Carbon for Superior Potassium Storage”。