【学术报告】限域反应构建晶态氧化物能量转换材料及调控机制

嘉宾简介：

    李春忠，华东理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。英国皇家化学会会士（FRSC），教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，入选国家百千万人才工程并被授予“有突出贡献中青年专家”，国务院政府特殊津贴专家，全国优秀教师，全国优秀科技工作者，教育部跨世纪优秀人才，上海领军人才，上海市优秀学科带头人。主要从事纳米材料及材料化学工程领域的研究。申请中国发明专利100余项，获授权专利78项。在Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表SCI论文410余篇，国内外学术会议大会和特邀报告40余次。发表论文被SCI他引15000余次，ESI高被引论文36篇。作为第一完成人获得2009年度国家科技进步二等奖，2017年度上海市技术发明一等奖，2014年度上海市自然科学一等奖，2010年度教育部自然科学一等奖，2009、2006和2004年度上海市科技进步一等奖，以及省部级科技进步二等奖1项和自然科学二等奖2项。


报告摘要：
      晶态氧化物是指具有确定晶体结构、构效关系清楚且本征特性多样的金属氧化物材料，在光电化学能转换及能量存储等领域具有重要应用；其形成和生长不但取决于化学动力学和热力学等本征规律，而且与生长微区内温度和浓度等特征直接关联。我们从合成过程化学反应动力学和热力学出发，基于对微区环境混合、传递和反应特征认识，利用表面/界面构筑限域反应环境，控制制备了具有新颖结构的晶态氧化物及其碳基复合多级结构材料，研究了其光电化学性能及其调控机制。我们将量化计算、分子模拟和介观模拟相结合，揭示了晶体生长与微区传递/反应之间的本征关系，实现了对多种晶态氧化物特定晶面生长控制，发现高活性晶面及高指数晶面主导的晶态氧化物及其多级结构具有特异的光电化学性能。利用氧化石墨高缺陷活性基团与金属离子之间存在强络合作用，在溶剂热环境中一釜原位反应制备了石墨烯表面耦合金属氧化物复合材料，结合织构化制备了系列新颖石墨烯基金属氧化物电极材料，有效降低了嵌/脱锂过程中的体积变化并提高导电性。基于多巴胺易于成膜以及聚多巴胺丰富功能基团与金属离子之间络合反应，通过控制表面传递和反应速率控制制备了金属氧化物纳米颗粒嵌入介孔碳复合材料，发现金属氧化物与介孔碳优势性能的协同耦合显著提高其电化学性能。借助氧化锰前驱体纳米线和氧化锰纳米线结晶度的不同，控制碳化过程中温度分布制备了豆荚状氧化锰/碳异质结构材料，表现出更高的容量和充电、放电倍率性能。

关键词：晶态氧化物，碳基复合材料，限域反应，电化学性能，新能源材料


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2018年5月14日