李彦光教授、王亮副研究员学术报告会

题目：二氧化碳电催化还原材料和器件设计开发/石墨烯量子点的表面官能团调控及其CO2电催化转化CH4性能研究

时间：2021年10月28日 14:00-16:00

地点：上海交通大学机械与动力工程学院 F210会议室

邀请人：蒋昆 副教授（燃料电池研究所）

报告题目：石墨烯量子点的表面官能团调控及其CO2电催化转化CH4性能研究

报告人：王亮 副研究员

报告人简介

王亮，工学博士，副研究员，博士生导师。2009-2014年在上海大学完成博士学业和博士后研究，随后留校任教，师从俄罗斯工程院和自然科学院双外籍院士，国家杰青，长江学者吴明红教授。2018年起在美国莱斯大学以Research Scientist身份从事研究工作，合作导师为世界著名材料学家Pulickel M. Ajayan教授。一直从事碳纳米功能材料的绿色可控制备与应用相关研究工作，主持了国家自然科学基金面上项目和青年项目等多项基金。近年来在Sci. Adv.、Nat. Commun.（3篇）、ACS Nano、Adv. Mater.（2篇）和Angew. Chem.等期刊上发表SCI论文60余篇，其中ESI高被引论文5篇，封面论文6篇，论文他引次数超过3000次（Google Scholar）。2016年入选上海市青年科技英才扬帆学者，2017年获上海市属高校青年教师教学案例大赛二等奖，同年获上海大学蔡冠深优秀青年教师称号。

报告摘要

对单一碳氢化合物或含氧产物具有选择性的催化剂系统对于实现CO2电化学转化为高价值化学品的工业应用至关重要。目前，铜是唯一已知的能够将CO2转化为高阶碳氢化合物和氧化物的金属催化剂。然而，铜基催化剂具有不同的选择性。近年来，在碳材料中，石墨烯量子点的研究被广泛关注。我们课题组围绕零维石墨烯量子点的可控合成与应用，在石墨烯量子点的宏量制备、尺寸及表界面精准调控等科学问题上开展研究，为石墨烯量子点开发了多种合成策略，开拓了石墨烯量子点在电催化CO2还原等领域的应用。鉴于此，我们报道了一种功能化石墨烯量子点二氧化碳还原电催化剂，其可以同时以高选择性和高产率将CO2转化为CH4。研究发现，功能化石墨烯量子点的给电子基团促进CO2电还原生成CH4，而吸电子基团抑制CO2电还原。给电子基团功能化石墨烯量子点上CH4的产率与给电子能力和给电子基团的含量呈正相关。由-OH或-NH2基团功能化的石墨烯量子点在CH4的200 mA cm-2部分电流密度下可实现CH4的法拉第效率为70.0%，可能源于维持潜在活性位点（邻近C或N）的较高电荷密度以及供电子基团之间的相互作用和关键中间体。该工作为在分子尺度上用于CO2电还原的碳基催化剂设计提供了新思路。

报告题目：二氧化碳电催化还原材料和器件设计开发

报告人：李彦光 教授

报告人简介

李彦光教授，2005年7月，获得复旦大学化学系理学学士学位；2010年7月，获得美国俄亥俄州立大学化学系化学博士学位（导师：吴屹影教授）；2010年7月至2013年6月，在美国斯坦福大学化学系从事博士后研究（合作导师：戴宏杰教授）；2013年9月，入职苏州大学功能纳米与软物质研究院。主要研究方向包括：电催化、光催化、新型化学电池。到目前为止，发表论文140余篇,论文总引用次数3.5万多次。入选2017-2020年中国和全球高被引科学家（化学、材料），获中国化学会青年化学奖、中国电化学青年奖、“Materials Today” Rising Star Award、“Nano Research” Young Innovator Award等。

报告摘要

从资源、能源发展的战略角度来看，利用低品阶的可再生电能将二氧化碳转化为高附加值的化学品或碳基燃料，对于保护环境和推动社会与经济可持续发展具有巨大而深远的战略意义。目前，电催化二氧化碳还原技术仍处于实验室研究阶段，距离大规模工业化应用还有一段距离。其关键科学与技术问题是高效CO2还原电催化材料开发和器件系统集成与优化。在各种还原产物中，CO和甲酸最为常见且具有最高的商业化潜力。在本次汇报中，我将简要回顾我们课题组在CO2还原电催化材料和器件研究所作的一些工作。重点介绍能够选择性生成 CO的聚酞菁钴材料（Chem 2017）、适用于中高过电势下选择性生产甲酸盐的铋基材料（Nature Commun. 2018, 2019; Adv. Mater. 2021）和适用于低过电势下选择性生产甲酸盐的钯基合金材料（Adv. Mater. 2020, 2021; Angew. Chem. 2021）。此外，我还将介绍我们在设计膜电极组件（MEA）方面所做的努力，尝试了酸性电解液体系，提升器件稳定性和CO2单程转化率。