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广西电化学能源材料重点实验室2019年度工作年报

发布日期:2020-01-08 作者:冯雨丹、叶亮 来源: 广西电化学能源材料重点实验室 点击:

 

一、研究工作与成果水平

(一)实验室申报国家自然科学基金项目的情况和成效。

2019年实验室团队成员积极申报国家自然科学基金,通过组织人员内部审核、互评等方式提高项目申报书质量,2019年度实验室新增4个国家自然科学基金项目:

1、基于黑硅材料-离子液体复合体系的光电化学合成氨研究,国家自然科学基金面上项目,60万元,2020.01.01-2023.12.31,项目负责人:张信义;

2、金属磷化物-多级孔石墨化碳的可控合成及其多重增强硫储锂性能研究,国家自然科学基金地区科学基金项目,40万元,2020.01.01-2023.12.31,项目负责人:朱金良;

3Ni基柱撑MXene的构筑、结构特征和催化肉桂醛加氢研究,国家自然科学基金地区科学基金项目,40万元,2020.01.01-2023.12.31,项目负责人:秦祖赠;

4、卤化物双钙钛矿纳米晶表面钝化及发光增强研究,国家自然科学基金地区科学基金项目,40万元,2020.01.01-2023.12.31,项目负责人:庞起。

(二)实验室最新研究进展,承担省部级及以上项目(基金)的完成情况,研究成果的水平和影响(获奖、专利和论文等)

1、项目:

实验室目前承担国家级项目12项,包括1项国家自然科学基金-联合基金项目,1项国家重点研发计划,2项国家自然科学基金-面上项目,7项国家自然科学基金-地区科学基金项目,1项国家自然科学基金-青年基金;承担省部级项目25项,其中包括1项广西创新驱动发展专项(科技重大专项)和1项广西重点研发计划项目。

2、获奖:

12019年获得广西科学技术奖励自然科学类一等奖(广西壮族自治区科学技术厅,已通过奖励委员会终评并公示)

2)由沈培康编著的《电化学氧还原的理论基础和应用技术》获得第二十七届中国西部地区优秀科技图书一等奖(中国版协科技出版工作委员会)

3、专利:2019年申请专利14项,获得授权11项。

4、论文:2019年发表SCI论文67篇,其中一区文章41篇。

(三)实验室承担的重要项目、重大研究成果典型案例(13项),请在附件中附相关原文或图片。

1、石墨烯基能源材料的制备及应用

首次提出原始创新的立体构造石墨烯粉体及宏量制备策略,解决了石墨烯粉体易团聚的难题。 发展出新型石墨烯基非贵金属全水解双功能催化剂,优于现有最好的贵金属电催化剂,实现了水电解催化剂的非铂化;开拓了石墨烯基能源材料在锂离子电池、锂硫电池、铅蓄电池、超级电容器等领域的应用。建有年产15吨的立体构造石墨烯粉体中试生产线,开发了改性沥青、改性混凝土、改性高分子材料、改性润滑脂、改性切削液、改性电池、改性涂料等,部分实现大规模应用。

2、高效非贵金属水解催化剂的制备

氢气是未来人类理想的燃料。电化学水解是氢气制备的一种有效途径。铂及其合金是使用最为广泛的水解催化剂,但其资源稀少,成本昂贵,因此开发非贵金属催化剂十分重要。电化学能源材料重点实验室研究团队发明了多种非贵金属催化剂,在国际一流刊物发表了系列文章。

3、高效氢能源燃料电池催化材料

氢能源燃料电池是具有发展前途的新的动力电源。具有转换效率高,容量大,比能量高等优点,在未来电动汽车,船舶等方面具有广泛的应用前景。电极催化材料作为其核心元素,其性能,成本对于氢能源燃料电池的商业应用至关重要,新型燃料电池催化材料的制备十分重要。电化学能源材料重点实验室研究团队开发了多种氢能源燃料电池催化材料,包括新型纳米框架结构高效Pt合金催化剂,非贵金属催化剂以及纳米复合催化剂,在国际一流刊物发表了系列文章。

4、直接醇类燃料电池催化材料

直接醇类燃料电池因具有安全可靠,比能量高,使用方便的优点而受到广泛重视。电极催化材料作为其核心元素,其性能,成本对于醇类燃料电池的商业应用至关重要,新型催化材料,特别是可应用于酸性条件下非贵金属催化剂的开发是一个全球性巨大挑战。电化学能源材料重点实验室研究团队开发了多种低成本且性能优良的催化材料,在国际一流刊物发表了系列文章。

以上成果在Advance Materials(影响因子25.809)、Applied catalysis B(影响因子14.229)ACS Catalysis(影响因子12.221)、Journal of Materials Chemistry A|(影响因子10.733)等国际核心期刊上。

 

(四)实验室研究平台构建情况。

本重点实验室培育基地依托单位广西大学可再生能源材料协同创新中心,实验室目前建筑面积为10000平方米,2019年新增实验室4000平方米。超过10万元科研仪器设备42/套,总价值5694万元,拥有大批世界先进的大型试验仪器如环境球差电镜(全国首台)、现场扫描电镜、高温X光射线衍射仪、拉曼光谱、电化学现场原位红外光谱仪等。

 

二、队伍建设与人才培养

(一)实验室队伍的基本情况。

实验室固定成员30人,流动人员18人,其中正高职称19人,副高11人,中级14人,博导10人,硕导22人,具有博士学位39人,中青年为主,平均年龄40岁,其中40岁以下成员24人。

实验室成员中,包括八桂学者1名,广西特聘专家1名,广西百人计划专家3名,广西杰青1名,广西卓越学者1名;成员还获得全国五一劳动奖章、广西五一劳动奖章、宝钢优秀教师奖等。

(二)实验室队伍建设和人才培养的措施与取得的成效。

1、充分利用学校人事政策,积极引进高水平人才

广西大学为加强重点实验室建设,专门设立了人才小高地和人才特区。重点实验室通过媒体等平台,发布广告,邀请海内外人才访问中心,进行面对面交流等办法,积极引进中心建设急需的高水平人才。

2、加强现有专职人员的培养工作

1)实施国际化培养。与国外多所高水平大学建立紧密学术合作关系,创造条件,鼓励实验室研究人员到国外讲学、进修、参加学术会议,提高研究队伍的国际化水平。

2)广泛开展国内学术交流。定期邀请国内外著名专家教授在广西大学举办报告,讲座。鼓励研究人员积极参加相关学术会议和培训。

3)加强团队建设。充分利用人才小高地等基金,充分发挥学术带头人作用,建设高水平研究团队。

3、培养的学生中有5位获得广西大学校级优秀毕业论文奖,有3位被评为广西大学优秀毕业生。

(三)本年度引进和培养的优秀人才典型案例(以固定人员为主)。

2019年引进郭晓辉教授:

郭晓辉,博士,教授, 博士生导师,目前在西北大学化材学院工作。1999年毕业于合肥工业大学高分子材料专业, 2007年在中国科技大学获得博士学位,导师俞书宏院士;20079-20099月复旦大学先进材料实验室博士后,师从赵东元院士;2011-2013年在首尔国立大学,瑞典斯德哥尔摩大学从事博士后研究。目前主要从事新型纳米功能材料的自组装、光电功能纳米复合结构材料,以及低维杂化纳米材料的研究。研究结果在Angew. Chem. Int. EdADV. MATER, Adv. Funct. Mater, Small, Adv. Sci, J. Mater. Chem. A, LangmuirJ. Power. SourcesNanotechnology, Chem. Commun, Crystal. Grow@Design等国际知名的学术刊物上发表SCI研究论文60多篇,论文它引2000多次,研究成果得到了同行的高度评价;目前主持各类科研项目10多项;获得过2010年国家自然科学二等奖(排名第四),2011年陕西省青年科技新星,2013年教育部新世纪优秀人才,2016年陕西省青年科技人才奖和陕西省青年科技标兵等称号,目前指导毕业硕士研究生21名,其中3人获得过国家研究生奖学金。目前担任国家自然科学基金委,科技部项目,国家科技奖的通讯评审专家,还是国际材料类主流期刊:J. Mater. Chem. A, NANOSCALE, J. Power. Sources, ACS. APPL. Mater@Interf等杂志的审稿人。2019.7加入到广西大学可再生能源协同创新中心工作。

三、开放交流与运行管理

(一)实验室相关规章制度建设情况。

本实验室严格按照《广西壮族自治区重点实验室建设与运行管理办法》和广西大学可再生能源材料协同创新中心实验室相关管理规定进行运行和管理,并根据实际情况制定了《广西电化学能源材料重点实验室培育基地规章制度手册》,规章制度均挂在实验室各个房间。

(二)实验室开展学术委员会活动情况。

20191127日召开广西电化学能源材料重点实验室学术委员会会议,出席本次会议的学术委员会委员包括中国科学院谢毅院士、中国科学院孙世刚院士、美国医学与生物工程院李长明院士、韩国国家科学与工程院Hasuck Kim院士、加拿大国家工程院叶思宇院士、广西师范大学李庆余教授、广西大学沈培康教授,广西大学副校长马少健出席会议并致辞。

(三)开放课题及执行情况,利用开放基金完成的优秀成果案例(3项左右)。

2019年设立10个开放课题,共计30万元。优秀成果代表:

1陕西师范大学陈煜博士,开放课题项目名称:高效甲酸氧化电催化剂的设计合成。

团队设计合成了兼具超高活性和稳定性的甲酸电氧化催化剂。这种三维网状的纳米结构能够抑制奥斯特瓦尔德熟化,提高催化剂的稳定性。Rh的掺杂也能有效提高AuPt纳米线对甲酸电催化性能,这主要归因于两点:(1Rh自身的强耐腐蚀性。(2Rh的存在能够抑制Pt原子的迁移和聚集,从而有效地保证了活性位点的数量和质量。类似的,RhRh的掺杂也能有效提高Pd对甲酸盐的电催化活性。相关工作发表在Journal of Materials Chemistry A 2018, 6, 17164-17170; ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2019, 7, 2830-2836; Nanoscale 2019, 11, 9319-9326上。

2、青岛科技大学郭自洋教授,开放课题项目名称:高效双金属磷化物催化剂的控制合成及在锂-氧电池方面的应用。

项目团队用ZIF-67包覆ZIF-8改性氧化石墨烯(ZIF-8@ZIF-67),产生的ZIF-8@ZIF-67/GO作为前驱体合成具有超微结构的Co/Co4N纳米颗粒,原位封装在N掺杂的碳纳米管(N-CNTs)中,并进一步氧化石墨烯进行包覆修饰(Co/Co4N@N-CNTs/rGO)。该部分研究工作已被发表在Nanoscale期刊上

3、长沙理工大学李聪教授,开放课题项目名称:锂离子电池高容量负极集流体泡沫铜的疲劳行为及机理研究。

项目以三维网状结构泡沫铜为研究对象,通过实验研究,结合数值模拟和微观分析,对泡沫铜多孔结构特征与内部应力状态、单调压缩与循环疲劳特性、压缩应力下腐蚀电化学行为、电解液及极化电位作用下的环境疲劳机理与寿命进行了系统深入研究。相关成果发表在Materials期刊上。

(四)参与国际重大研究计划,举办或参加重要国际学术会议情况,国际合作取得的突出成绩。

1、参加国际会议:

12019.3.29-3.31,尹诗斌参加中国化学会2019电催化与电合成国际研讨会(陕西西安);

22019.6.18-6.20,尹诗斌和钱光付博士参加能源材料与缺陷化学国际会议(湖南长沙),做口头报告;

32019.12.02-12.4,沈培康参加催化科学与化学工程国际会议(澳大利亚墨尔本),沈培康做邀请报告;

42019.12.02-12.4,张信义参加催化科学与化学工程国际会议(澳大利亚墨尔本)。

2、国际合作取得的突出成绩:

与希腊色萨利大学Panagiotis Tsiakaras教授开展合作,在燃料电池电催化方面开展研究,2019年已在Applied Catalysis BACS Sustainable Chemistry & Engineering Electrochimica Acta等国际核心期刊发表合作论文17篇。

先后邀请莫纳什大学Samual Adeloju教授和斯威本科技大学孙成华教授访问广西大学,张信义教授应邀作为Partner Investigator参与两项澳大利亚政府discovery projects项目。在膜材料、离子液体及催化材料合成以及合成氨等方面取得了多项具有应用价值的合作成果,并在国际知名学术刊物上合作发表5篇高水平论文。

(五)实验室作为本领域公共研究平台的作用,大型仪器设备开放和共享情况。

重点实验室大型仪器设备中40万以上的仪器都对外开放,包括:球差校正环境电镜、荧光光谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪、RamanX射线光电子能谱仪、多站比表面积测试系统、同步热分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜、燃料电池综合测试系统、光电催化测试系统。

2019年仪器对外服务包括校内物理科学与工程学院、化学化工学院、资源环境与材料学院、轻工与食品工程学院、农学院等,校外包括南昌大学、中山大学、天津大学、厦门大学、广西民族大学、广西环科院、广西医科大学、广西师范学院等,样品个数共计9644个,使用机时数为3892小时,服务人次3215次。

(六)实验室网站建设情况。

实验室依托可再生能源材料协同创新中心建立了专属网站,其中包括新闻公告、实验室概况、科研信息、学术活动、网站资源、党建工作、招聘启事、联系我们等版块,网址:http://cicsem.gxu.edu.cn/

 

(七)实验室开展科普工作情况。

12019315日,北京中交基础设施养护集团有限公司相关人员到实验室参观并座谈;

     

22019322日,广西科学技术厅、广西交通运输厅毕雁冰副处长一行5人到实验室进行参观和学习;

     

3201957日,北京大学刘忠范院士到广西石墨烯研究院参观调研,并对石墨烯项目发展提出建设性意见;

     

 

42019523日,自治区国有资产监督管理委员会高旭副主任带领旗下8家直属企业在广西大学领导陪同下到广西石墨烯研究进行参观调研;

           

 

四、成果转化与产业化

(一)与企业开展产学研合作情况。

与甘肃公交建集团、金川集团股份有限公司、中船重工集团、中国铁建集团、广西交通投资集团河百公司、上汽通用五菱股份有限公司、温州聚星电接触科技有限公司、桂林金格电工电子材料科技有限公司等开展了合作研制和产品应用示范项目,区内外多家企业到访共同讨论石墨烯下游应用项目

(二)技术转移情况。

201811月,金川集团受甘肃资委的委托,承接公航旅集团原有石墨烯生产与产业发展任务以来,多次与我们中心就石墨烯生产、技术授权和石墨烯产业发展等方面进行广泛而充分交流。经过前期交流基础上,经友好协商,决定开展全方位、深层次、多形式的深度合作,在20197月兰州洽谈会期间,达成石墨烯项目合作协议和技术咨询合同,以加快石墨烯粉体技术及应用扩展项目落地,现已草拟好协议,通过广西大学常委会后方可签订协议。

(三)重要成果产业化情况。

1、实验室已经开发出具有高比能量的添加石墨烯的LiFePO4锂离子电池,循环次数可以达到10000多次,锂硫电池能量达到8000mAh,以及绿色环保,使用寿命可以达到20年以上的铁镍电池,已经和区内外多家等企业建立了紧密合作关系,有望成为提升广西乃至全国新能源产业的重要基础产品。目前正在加快产业化进度,拓展应用。而且,本项目具有完整的自主知识产权,有很高的成果转化显示度,经济效益十分明显。

2完成甘肃两徽线段高速公路(0.5公里)建设:甘肃交通建设集团根据甘肃省交通运输厅甘交技术〔201962号文,批复了依托G316线两当县杨店(甘陕界)至徽县段高速公路建设工程开展“石墨烯复合橡胶改性沥青在甘肃省的适用性研究”的科研项目G316线两当至徽县高速公路Sup-13型石墨烯橡胶改性复合沥青。428日完成铺设任务。试验路所有检测结果均符合相关技术文件、设计及规范要求,与两徽高速项目设计采用的 SBS 改性沥青混合料相比,表现出较好的抗车辙性能,劈裂强度有所增加。

3、准备G215线柳园至敦煌公路(0.2公里)建设:101日,甘肃公路航空旅游投资集团将采用石墨烯复合改性橡胶沥青,铺设G215线柳园至敦煌公路,考察石墨烯复合改性沥青在甘肃不同气候分区条件下的使用性能。

五、实验室大事记

(一)实验室开展学术委员会的相应会议纪要、文字和图片材料。

1127日,实验室召开学术委员会会议,重点实验室学术委员会委员集中讨论、审议了重点实验室定位、发展目标、研究方向、下一步工作计划等。科技处处长廖小平主持开幕式。参加本次会议的还包括广西电化学能源材料重点实验室固定成员、广西大学可再生能源材料协同创新中心教师、广西大学师生代表等。

     

 

(二)国内外对实验室的重要评价,附相应文字和图片材料。

2019523日,实验室联合自治区国家监督管理委员会在广西石墨烯研究院共同举办广西大学石墨烯应用推介会,自治区国有资产监督管理委员会、广西大学校领导、广西大学石墨烯科研团队、自治区国有监督委员会区直属企业、南宁市直属企业单位领导共40余人参加活动,多家媒体报道。

     

     

(三)相关领导考察实验室的图片及说明。

12019320日,上林县县长蓝宗耿带队到实验室调研

     

2201979日,科学技术部黄卫副部长到实验室考察,广西大学校领导陪同;

     

32019816日,良庆区工信局局长到广西石墨烯研究院;

     

(四)研究方向或名称的变更、人员变动、大型仪器设备添置等情况。

1、人员变动:2019年引进郭晓辉教授;

2、主要大型设备添置:

1)石墨烯敏化反应釜,5台,总价:77.3万元;

2)压汞仪,1台,39.53万元;

3)静电纺丝仪,1台,24万元;

4)耙式真空干燥机,1台,9.95万元;

5)等离子沉积系统,1台,8.45万元;

6)等离子沉积用供气系统,1台,5.07万元。

(五)其它对实验室发展有重大影响的活动。

120199月通过由中国石油和化学工业联合会组织的“立体构造石墨烯粉体宏量制备技术与应用”成果鉴定,鉴定结果:该技术指标先进,应用性强,相关立体构造石墨烯粉体制备技术达到国内领先水平,通过鉴定。

2201910月通过由广西科学技术厅组织的工程中心验收,实验室获批成为第十二批广西工程技术研究中心。

3201911月,由实验室起草的《路用石墨烯复合改性橡胶沥青技术要求》广西地方标准正式发布。

42019年邀请多位国内外知名专家来实验室进行学术交流,包括复旦大学赵东元院士、北京大学刘忠范院士、张久俊院士(加拿大国家工程院院士)、李长明院士(美国医学生物工程院院士)、西南大学孙立涛教授、重庆大学魏子栋教授。

六、依托单位支持实验室建设情况

(一)科研用房情况(是否相对集中、总面积是否达1500平方米)。

    实验室目前研发用房为10000平方米,其中4000平方米为2019年新增。

(二)仪器设备情况(设备原总值是否达1000万元人民币)。

实验室仪器设备总值5694万元。

(三)配套经费支持情况(依托单位是否给予配套经费稳定支持、实验室的运行经费及建设配套经费是否纳入单位的年度预算)。

依托单位投入超5000万元用于仪器设备购置,每年投入320万元用于实验室人才经费。

(四)其他支持实验室建设的情况。

广西大学在实验室培育过程中,在人、才、物方面给予实验室大力的支持,在人才引进、科研立项、设备配置、学术交流等方面给予重点倾斜扶持,全力支持、保障本实验室的各项培育建设计划,并专门设立了人才特区。设立人才特区,实行工资一人一议。

、实验室存在问题及解决对策

存在问题:

1)团队建设:

实验室团队规模还不够大,有些方向缺少有国际影响力的领军人物。还需要加大人才引进力度。

2)服务地方经济贡献度需要加强。

改进措施:

1)依托广西大学人特区和广西小高地政策,引进急需相关技术的人才,完善队伍建设;

2)结合本地区实际情况,加强现有人才培养条件,加大人才培养力度,致力于以自己培养为主,从有潜力的年轻教师和学生队伍中重点培养,为中长期发展储备科技人才。

3)加强与企业对接,实现产学研深度融合,促进科技成果落地,服务地方经济。

八、实验室下一年工作思路和打算

1、完善科研队伍建设,加大人才引进力度,争取在年轻优秀人才引进方面取得进展;

2、继续加强电化学能源材料的基础研究,围绕新型燃料电池电极材料,非贵金属催化剂以及光电材料进行系统研究。利用石墨烯改性的方法,针对储能电池等应用领域,进行探索;

3、新增省部级以上项目5-10项,发表SCI论文50篇以上,出版专著1-2部,申请专利6项以上;

4、加强产学研,积极深化和广西企业的合作,争取在产业化方面有新的进展, 服务地方经济;

5、继续鼓励其它高校的科研人员申请重点实验室的开发课题,加深科研人员之间交流与合作,发挥重点实验室的平台和纽带作用。

九、对科技厅加强重点实验室建设和管理工作的意见和建议

暂无

   说明:

1.年度报告编写限5000字以内;

    2.报告内容和所涉及的实验室数据必须客观真实,并与“广西重点实验室年报统计表”数据对应一致;

3.请提供相关照片3-5张(照片标题写明时间、人物、事项,大小在1M以上,作为邮件附件发送)。