12月18日 姚濤:同步輻射X射線譜學在能源材料研究中的應用(化學優秀學者系列學術報告)


報告人簡介:

  姚濤,1984年生,博士、中國科學技術大學教授、博士生導師。中國科學院青年創新促進會優秀會員,全國同步輻射X射線吸收譜專業委員會委員。2011年6月于中國科學技術大學獲得博士學位,2015年中國科學技術大學教授。主要從事同步輻射實驗技術的創新方法學、及其在先進能源材料應用的交叉科學研究。基于國內同步輻射大科學裝置建立并發展了原子級水平監測功能材料動力學過程的原位X射線吸收譜學實驗方法,發展高效穩定的能量轉換和存儲的低維納米結構體系。已在國際學術期刊發表SCI收錄論文114篇,被他引5000余次。其中,以通訊/第一作者發表論文33篇,包括Nature Catalysis (1篇)、Nature Communs. (2篇)、J. Am. Chem. Soc. (3篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (5篇)、Phys. Rev. Lett. (1篇)等,H因子36。其中17篇論文入選ESI TOP1%高被引論文,2篇論文入選ESI TOP0.5%熱點論文。兩篇論文入選“中國科學院重大科技基礎設施成果匯編的重大成果”。曾獲得中國科學院優秀博士論文和第38屆真空紫外與X射線物理學國際會議青年科學家獎。入選科睿唯安2019年度跨學科領域全球“高被引科學家”。


報告摘要:

  能源與環境是進入21世紀人類面臨最富挑戰性的兩大基本問題,發展高效的新能源技術將自然界中的水和二氧化碳轉變為清潔的可再生能源是解決能源危機和環境問題非常有潛力的途徑,但同時也面臨巨大挑戰。近年來,我們研究組發展了一系列同步輻射原位X射線吸收和紅外譜學技術,實現原子級水平監測能源材料工作狀態下結構演變的動態表征。克服了催化材料與電解質溶液接觸的固-液表界面處的活性中心濃度低、以及活性位原子結構隨外加電場的動態變化等困難,從實驗上精確鑒別出單原子催化材料在電催化反應過程中活性位點的結構和動態演化過程;利用同步輻射X射線吸收譜精確解析了氮化碳納米空間限域效應形成單位點鈷基光催化劑的原子和電子結構,實現太陽光照條件下高效的全解水產氫性能;基于同步輻射譜學技術,揭示了二維超薄材料表面不飽和配位和獨特的扭曲結構對提高光生電子-空穴對分離效率、提高電催化還原CO2活性的影響。這些研究工作擴大了同步輻射技術在能源材料領域的應用范圍,同時也為揭示光電催化劑可控構筑和性能剪裁的內在本質,設計具有高效穩定和實用型的光電催化劑材料提供了理論基礎。






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