一、 研究工作与成果水平
(一)2021年度实验室取得的重大标志成果
2021年度,广西电化学能源材料重点实验室全面践行实验室“开放、流动、联合、竞争”的建设宗旨,在依托单位广西大学的全面支持下,和林伟英教授的具体领导下,针对本领域关键核心科学问题进行了系列研究,科学研究水平的得到了快速提升,全面有力地推动了广西大学化学学科“双一流”建设,取得了如下成果:
1、申获化学一级学科博士学位授权点:本重点实验室作为广西大学化学学科建设的关键科研平台,全面推动本学科双一流建设,2021年度获批化学学科一级学科博士学位授权点。
2、2021年化学学科进入ESI全球前0.55%:依托近年来重点实验室科研平台和研究成果,广西大学化学学科ESI排名已从2019年初的全球不到前1%,快速发展至2021年度全球前0.55%,位居广西化学学科前茅,在中西部高校中,学科地位显著提升。
3、实验室国际影响力显著提升:实验室主任林伟英教授任国际顶级学术期刊Sensors and Actuators B-Chemical (SCI一区, 影响因子7.4) 的Associate Editor (副主编);
实验室主任林伟英教授与实验室固定成员沈培康教授(国家自然科学奖二等奖第一完成人前主任)共同列为“全球顶尖前10万科学家”( 分别排名第2352位、4437位),本排名进一步彰显了本实验室领军人才在本学科领域的学术影响力。
4、实验室科研成果再获突破: 本年度实验室先后在化学类顶刊Chemical Society Reviews(2021, 50, 12098-12150,SCI一区,影响因子:54.564)和能源材料类顶刊(Adv. Energy Mater. 2021, 2101249,SCI一区,影响因子:29.368),发表了实验室在荧光化学传感器、非贵金属电化学能源转化电催化材料的最新研究成果,实质性地提升了实验室科学研究的水平。
5、科研论文影响力显著提升:今年度,实验室的研究成果得到了大量引用,其中林伟英教授2021年新增引用SCI次数3000余次,进一步扩大了实验室在国际上的影响力。
(二)实验室申报国家自然科学基金项目的情况和成效。
本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、学校预评审等方式提高项目申报书质量,2021年度实验室新增 8个国家自然科学基金项目,2021年启动的国家自然科学基金项目有4项,2021年在研国家自然科学基金项目有7项:
1、2021年申获8项国家自然科学基金项目:
A.面上项目申获2项:
(1)中空亚胺类COFs仿生漆酶纳米酶构建及对酚类有机污染物的吸附-催化协同强化降解,80 万元,2022/1/1-2025/12/31,项目负责人:赵钟兴,合同编号:22172039;
(2)超级电容器用过渡族金属氧化物纳米复合电极材料结构调控与储能机理研究,59 万元,2022/1/1-2025/12/31,项目负责人:武祥,合同编号:52172218;
B.青年科学基金项目申获3项:
(1)基于有机配体导向的配体工程构建金属有机框架材料,30 万元,2022/1/1-2024/12/31,项目负责人:陈培灿,合同编号:2210010899;
(2)细胞器靶向比率型甲醛荧光探针的构建及对疾病细胞中甲醛的荧光成像研究,30 万元,2022/1/1-2024/12/31,项目负责人:唐永和,合同编号:22104019;
(3)非心铅混合卤化物的合成及其作为红外非线性光学材料的研究,30 万元,2022/1/1-2024/12/31,项目负责人:刘宏鸣,合同编号:22105046;
C.地区科学基金项目申获3项:
(1)新型分子印迹和光敏纳米材料对多重耐药菌的识别与灭活性能评价,35 万元,2022/1/1-2025/12/31,项目负责人:刘海波,合同编号:22167003;
(2)碳包覆/异质结微纳米阵列大电流密度电解水催化剂的制备及调控机理,36万元,2022/1/1-2025/12/1,项目负责人:尹诗斌,合同编号:22162004;
(3)金属卡宾介导的不对称氢转移策略构建碳-磷键的反应及应用研究,36万,2022/1/1-2025/12/1,项目负责人:江俊,合同编号:无。
2、2021年在研国家自然科学基金项目11项(2021年启动的有4项):
A.重点项目:联合资助基金项目在研2项:
(1)全印刷高效稳定性柔性钙钛矿电器件研究,91 万元,2021/1/1 -2024/12/31,项目负责人:曲胜春,合同编号:无。
(2)三维构造石墨烯基电化学能源材料的制备和应用基础研究,204万元,2018/01/01-2021/12/31,项目负责人:沈培康,合同编号:U1705252。
B.面上项目在研4项:
(1)能够区分检测死活细胞的双色型荧光探针的构建及其在生物成像中的应用, 63 万元,2021/1/1-2024/12/1,项目负责人:林伟英,合同编号:22077048;
(2)二维材料限域单原子催化剂活性中心本质及构效关系,62 万元,2021/1/1-2024/12/1,项目负责人:甘立勇,合同编号:12074048;
(3)新型过渡金属双亚胺吡啶基配体聚合物衍生碳基燃料电池氧还原催化剂的分子水平设计、制备及催化机理研究,60 万元,2021/1/1-2024/12/1,项目负责人:田植群,合同编号:22075055;
(4)构建基于FRET机制的细胞器靶向一氧化碳荧光探针及对细胞/细胞器中 一氧化碳进行定量研究,67 万元,2019/1/1-2022/12/1,项目负责人:林伟英,合同编号:21877048;
C.青年科学基金项目在研1项:
(1)铜基光-电-热协同催化材料的CO2还原性能调控与原位拉曼机理研究,25 万元,2020/1/1-2022/12/31,项目负责人:杨皓,合同编号:21902188。
D.地区科学基金项目在研4项:
(1)具ASGPR/SA双重识别动力及肿瘤微环境触发起效的肝癌靶向探针及抗肿瘤化合物的设计、合成及生物学评价,40 万元,2020/1/1-2023/12/31,项目负责人:王坚毅,合同编号:21967003;
(2)新型双空腔柱芳烃衍生物构筑超分子纳米药物载体及抗肿瘤活性研究,40 万元,2020/1/1-2023/12/31,项目负责人:刘陆智,合同编号:21967004;
(3)卤化物双钙钛矿纳米晶表面钝化及发光增强研究, 40 万元,2020/1/1-2023/12/31,项目负责人:庞起,合同编号:21965003;
(4)基于邻亚甲基苯醌中间体合成P-手性膦化合物的研究, 38万元,2018/1/1-2021/12/31,项目负责人:江俊,合同编号:21762005;
(三)实验室最新研究进展,省部级及以上项目(基金)的申报、执行情况,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19 项,包括2项国家自然科学基金-联合基金项目,6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,4项国家自然科学基金-青年基金;承担省部级项目10项,其中包括1 项广西创新驱动发展专项(科技重大专项),3项广西基金-重点项目,1项广西基金-面上项目,2项广西基金-青年科学基金项目;实验室承担校企合作项目3 项。项目总经费1148万元。
2、著作、论文:
2021年1月17日实验室成员沈培康教授在SPRINGER NATURE出版《Electrochemical Oxygen Reduction: Fundamental and Applications》英文著作。
2021年发表SCI 论文113 篇,其中一区文章42篇。其中影响因子大于20的有7篇;影响因子10-20的有8篇;影响因子5-10的有27篇。
文章发表在以下代表性学术期刊:
Chemical Society Reviews,1篇,SCI一区,影响因子:54.564
Materials Today,1篇,SCI一区,影响因子:31.041
Advanced Energy Materials,2篇,SCI一区,影响因子:29.368
Coordination Chemistry Reviews,3篇,SCI一区,影响因子: 22.315
Energy Storage Materials,1篇,SCI一区,影响因子:17.789
Small,1篇,SCI一区,影响因子:13.281
Chemical Engineering Journal,5篇,SCI一区,影响因子:13.273
Journal of Materials Chemistry A,1篇,SCI一区,影响因子:12.732
Journal of Energy Chemistry,1篇,SCI一区,影响因子:9.676
ACS Applied Materials & Interfaces,1篇,SCI一区,影响因子: 9.229
Journal of power sources,1篇,SCI一区,影响因子: 9.127
Chinese Journal of Catalysis,2篇,SCI一区,影响因子:8.271
Acta Biomaterialia,1篇,SCI一区,影响因子: 8.947
Nano Research,1篇,SCI一区,影响因子: 8.897
ACS Sensors,2篇,SCI一区,影响因子: 7.711。
Nanoscale,2篇,SCI一区,影响因子: 7.790
Ultrason Sonochemistry ,1篇,SCI一区,影响因子:7.491
Sensors and Actuators B: Chemical,10篇,SCI一区,影响因子:7.460
Analytical Chemistry,5篇,SCI一区,影响因子: 6.986
Organic Chemistry Frontiers,1篇,SCI一区,影响因子: 5.281
(1)光功能材料方向
实验室团队研究并发表50篇高质量论文,影响因子最高54.564。提出了一系列荧光探针的设计新策略以及在生物环境中对内源性疾病标志物进行检测的新方法。研究团队利用构建的一系列新型荧光探针,结合荧光成像技术分别在细胞、活体动物组织中实现了对内源性分子的检测,对疾病标志物的生理功能及病理变化过程的研究具有重要科学意义。
相关成果发表在以下代表性学术期刊上:
Chemical Society Reviews,3篇,SCI一区,影响因子:54.564
Coordination Chemistry Reviews,1篇,SCI一区,影响因子: 22.315
Sensors and Actuators B: Chemical,10篇,SCI一区,影响因子:7.460
Analytical Chemistry ,6篇,SCI一区,影响因子: 6.986
ACS Sensors,2篇,SCI一区,影响因子: 7.711。
Acta Biomaterialia ,1篇,SCI一区, 影响因子:8.947
Small ,1篇,SCI一区, 影响因子:13.281
(2)电化学能源材料
本方向聚焦电化学能源材料共性关键科学问题,针对燃料电池与水电解能源转化系统和电化学储能装置(钠离子电池、超级电容器)中核心材料开展了系列研究工作。其中在非贵金属电化学能源转化电催化材料方面,我们提出了一种过渡金属双亚胺吡啶配体聚合物制备过渡金属-氮-碳(MNC)催化材料的新策略,借助这一结构多变可调的新型前驱体平台,深入探索了有机物前驱体的类型和络合的金属盐种类,在分子水平上揭示前驱体与催化剂活性、稳定性的构效关系,发展出高效NS掺杂碳包袱Co9S8双功能氧催化剂材料(Advanced Energy Materials. 2021, 2101249,SCI一区,影响因子:29.368),为非贵金属催化剂的合理设计、控制合成与功能调控,提供了新的思路。
相关成果发表在以下代表性学术期刊上:
Materials Today ,1篇,SCI一区,影响因子:31.041
Advanced Energy Materials ,2篇,SCI一区, 影响因子:29.368
Energy Storage Materials,1篇,SCI一区,影响因子:17.789
Journal of Materials Chemistry A,1篇,SCI一区,影响因子:12.732 Journal of Energy Chemistry ,1篇,SCI一区, 影响因子:9.676
ACS Applied Materials & Interfaces ,1篇,SCI一区, 影响因子:9.229 Journal of power sources ,1篇,SCI一区, 影响因子:9.127
Chinese Journal of Catalysis,1篇, SCI一区,影响因子:8.271
(3)功能材料的分子设计与合成
以α-蒎烯、去氢枞酸、3-蒈烯、槐定碱、苦参碱等天然优势生物质资源为原料,结合官能团特征和分子对接技术,设计合成了多种新型功能性衍生物,并进行生物活性筛选及构效关系研究。同时,发展了基于活性中间体的C-P键构建方法,合成了多种功能性有机磷化合物。基于功能材料分子的设计与合成为天然产物的深加工利用及有机磷的高效构建提供了新途径。
相关成果发表在以下代表性学术期刊上:
Chemical Engineering Journal ,5篇,SCI一区, 影响因子:13.273
Nano Research ,1篇,SCI一区,影响因子:8.897
Nanoscale ,2篇,SCI一区,影响因子:7.790
Ultrason Sonochemistry,1篇,SCI一区,影响因子:7.491
Organic Chemistry Frontiers ,1篇,SCI一区, 影响因子:5.281 3、专利:
3、发明专利:
2021年授权中国发明专利10项,申请中国发明专利8项。
授权专利:
(1)一种氨基酸官能化Zn-MOFs功能材料及其制备方法与应用,授权日:2021年3月30日,专利号: ZL 201910161974.0
(2)一种缺陷MOF催化剂及其制备方法与应用,授权日:2021年10月8日,专利号:ZL 201910161986.3
(3)一种手性芳基膦氧化合物及其衍生物的制备方法,授权日:2021年1月15日,专利号:ZL 201811061767.X
(4)一种含复合介质膜中低压化成箔的制备方法,授权日:2021年10月22日,专利号:ZL 202010573555.0
(5)一种环保型溶雪化冰剂及其制备方法,授权日:2021年5月14日,专利号:ZL201911254810.9
(6)“一步法”制备稀土镧改性聚合硫酸铁的方法,授权日:2021年7月21日,专利号:ZL201910264542.2
(7)一种掺锰的卤化铅铯化合物荧光材料及其制备方法,授权日:2021年9月17日,专利号:ZL201811196507.3
(8)石墨烯复合橡胶沥青改性剂及其制备方法和应用,授权日:2021年1月5日,专利号:ZL201810637994.6
(9)用于沥青改性的石墨烯材料及制备方法和应用,授权日:2021年1月5日,专利号:ZL201810942059.0
(10)一种石墨烯增效无需排放环保型水基切削液及其制备方法,授权日:2021年3月5日,专利号:ZL201710865293.3
专利申请:
(1)一种无过氧化氢淬灭反应制备氧化石墨烯的方法,申请日:2021年9月22日,申请号:202111105453.7
(2)2-烷基对苯二醌类化合物的合成方法,申请日:2021年4月28日,申请号: 202110415372.0
(3)氧化苝用于锂离子电池有机正极材料的应用,申请日:2021年2月5日,申请号:CN202110159636.0
(4)一种自下而上的三维石墨烯制备方法,申请日:2021年8月25日,申请号: 202110980716.2
(5)一种复合MnZn单原子碳基氧还原催化剂的制备方法,申请日:2021年8月30日,申请号:2021110067544
(6)一种基于石墨烯多孔膜制备超低铂燃料电池的方法,申请日:2021年8月19日 ,申请号:202110953102.5
(7)一种石墨烯基金属复合材料的制备方法及其吸波应用,申请日:2021年8月12日,申请号:202110925757.1
(8)一种中空石墨烯纤维的自卷曲制备方法及其应用,申请日:2021年6月16日,申请号: 202110660930X
(四)实验室承担的重要项目、重大研究成果典型案例(1-3项),请在附件中附相关原文或图片。
1、高效NS共掺杂碳包袱Co9S8双功能锌空电池氧催化剂(Adv. Energy Mater. 2021, 2101249,SCI一区,影响因子:29.368)
在国家自然科学基金的支持下(22075055),实验室在非贵金属电化学能源转化电催化材料实现新突破。过渡金属-氮共掺杂碳(M-N-C)催化剂是一类由过渡金属、氮源和碳源,经惰性热裂解碳化制成的含有过渡金属、氮掺杂的碳基材料,被广泛认为是最有可能替代贵金属基催化剂的材料。为此,我们提出了一种过渡金属双亚胺吡啶配体聚合物制备MNC催化材料的新策略,以2, 6-二乙酰基吡啶和4, 4'-二氨基二苯二硫醚为前驱体的,设计并成功合成了N、S共掺杂石墨化碳层封装Co9S8纳米颗粒(Co9S8@N, S- C)的催化剂。作为锌-空气电池空气电极双功能催化剂,它表现出优越的ORR和OER活性和显著的稳定性,甚至优于商用Pt/C和IrO2。理论计算研究表明:通过N、S-C的包埋,可以克服Co9S8对O中间体吸附能力强的缺点,表面N, S-C层与Co9S8相互调节对方的费米能级,使Co9S8@N, S-C对O中间体具有较弱但有利的吸附能。此外,理论计算表明Co9S8的(4 4 0)晶面的催化活性在理论上是优于(3 1 1)晶面的。这些结果证明了催化剂结构的重要性,为探索高性能、功率/能量密度和耐久性的非贵金属双功能电催化剂提供了新的合成策略思路。
(五)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化学化工学院,实验室目前建筑面积为8000 平方米。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、显微拉曼光谱、电化学现场原位红外光谱仪、原子沉积系统、激光共聚焦扫描显微镜、小动物活体荧光成像系统、超分辨荧光成像系统、多光谱光声断层扫描系统、近红外二区活体荧光寿命成像系统、超高分辨成像系统等设备,总值近1亿元。
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46 人,流动人员21 人,其中正高职称21人,副高9 人,中级16 人,博导21 人,硕导46 人,拥有博士学位率100%,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,包括国际顶级学术期刊Sensors and Actuators B-Chemical (SCI一区, 影响因子7.4) 的Associate Editor (副主编)、Elsevier “中国高被引学者”,全球顶尖前1万科学家,英国皇家学会“TOP 1%高被引中国作者” ,国家有突出贡献中青年专家、国家百千万人才工程国家级人选1 名,国务院特贴2人,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,重点实验室通过媒体等平台,吸纳海内外优秀人才,2021年共新增29名固定成员,部分成员信息如下:
(1)江俊研究员,博士生导师,主要从事不对称催化与先导化合物的合成及药用活性研究。主持国家自然科学基金3项,广西自然科学基金项目3项,参与国家自然科学基金2项。共发表学术论文30余篇,以第一或通讯作者在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Org. Lett., Chem. Commun., Org. Chem. Front., Green Syn. & Catal., Eur. J. Med. Chem.等国内外学术期刊发表论文25篇,其中中科院一区论文10篇,Nature Index收录期刊论文7篇。获授权国家发明专利4件。
(2)杨皓副教授,主要从事原位拉曼光谱及电化学能源材料领域的研究,特别在表面等离子体共振增强的光电热协同催化方向进行了深入的研究。迄今共发表SCI收录论文 50 篇,以第一/通讯作者在Adv. Energy Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.、Energy Storage Mater.等期刊发表论文 19 篇,其中影响因子>10论文 7 篇、中科院一区论文 9 篇,ESI高被引论文 2 篇。论文Web of Science他引2500余次,单篇最高引用150次,H因子25。获授权国家发明专利 1 件。先后主持国家自然科学基金青年基金,中国博士后科学基金特别资助,中国博士后科学基金面上项目(一等资助),中央高校基本科研业务费的研究工作。
(3)唐永和助理教授,主要从事光功能材料及其性质的研究。主持国家自然科学基金青年项目1项、广西自然科学基金青年项目1项。近5年,在Nature Protocols, Chemical Society Reviews,Angewandte Chemie International Edition, Analytical Chemistry,Sensors and Actuators B: Chemical, Chemical Communications等高水平SCI期刊上发表论文近20篇,其中第一作者9篇。
(4)陈培灿助理教授,主要从事基于MOFs纳米材料的研究及发光材料研究。主持国家自然科学基金青年项目1项(在研)。目前累计发表SCI论文20余篇。给本科生主讲《无机化学》,给研究生讲《现代化学进展》课程。
(5)何会兵博士,主要从事于电化学储能与催化的研究,特别在新能源材料的结构设计、储能催化机制以及构效关系方面进行了深入的研究工作。近5年来,共发表SCI收录论文15篇,以第一/通讯作者在Energy Storage Mater., J. Mater. Chem. A, Chem. Commun., Nano Res. 等期刊发表论文10篇,其中影响因子>10论文3篇、中科院一区论文4篇、ESI高被引论文1篇。论文Web of Science他引262次,单篇最高引用81次,H因子8。受邀撰写英文专著章节1章,申请国家发明专利5件。先后主持广西省自然科学基金青年基金、博世科研究院横向等项目的研究工作。
2、加强现有专职人员的培养工作
(1)加强团队建设,深化研究深度。实验室主任林伟英教授充分发挥学术带头人作用,利用广西科技基地和人才专项(100万元),针对目前肿瘤分级诊断领域中,存在无法实现定量检测不同级别肿瘤标志物水平的关键科学问题,带领实验室固定成员唐永和、郭锐、莫柳婷、杨婵等发展了基于新型近红外II区比率型荧光探针开发肿瘤分级诊断策略,并在Chem. Soc. Rev.(SCI 一区,影响因子:54.56)、Coord. Chem. Rev. (SCI 一区,影响因子:22.315), Sens. Actuators B Chem. (SCI 一区,影响因子:7.335),Anal. Chem. (SCI 一区,影响因子:6.986)等国际学术期刊上发表高水平学术论文,加强人才队伍的学术水平,建设高水平研究团队。
(2)广泛开展国内学术交流,提升实验室成员科研视野。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,部分会议信息如下:
2021年9月9日,中国科学院院士、大连理工大学化工学院院长、精细化工国家重点实验室主任彭孝军教授来访实验室,并做了题为“光驱动智能染料:从靶标识别到肿瘤诊疗”的学术报告,对实验室的未来研究方向提出了宝贵的建议。
2021年7月10日,华东理工大学副校长、上海巿多相结构材料化工重点实验室主任辛忠教授应学院邀请,在化学化工学院1号楼报告厅做了题为“加强绿色工程教育,培养具有责任担当的化工新人”的报告。
2021年7月10日,郑州大学化工与能源学院院长、华东理工大学化学工程专业校特聘教授韩一帆教授应学院邀请,在化学化工学院1号楼报告厅做了题为“工业催化剂设计、制备科学方法”的报告。
2021年7月16日,华侨大学科学技术研究处副处长、发光材料与信息显示研究院副院长、材料科学与工程学院魏展画教授应学院邀请,在资源环境与材料学院123报告厅做了题为“钙钛矿材料的缺陷钝化及其高效光电器件的构建”的报告。
(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)。
1、本年度培养的优秀人才——林伟英
林伟英教授任国际顶级学术期刊Sensors and Actuators B-Chemical (SCI一区, 影响因子7.4) 副主编 (Associate Editor)。国家有突出贡献中青年专家、国家百千万人才工程国家级人选。长期专注于荧光探针与生物医学成像方面的研究,做出系统、原创性、丰富的研究成果, 处于国际研究前沿。作为通讯作者,应邀撰写二十多篇综述包括Chemical Reviews (影响因子:60.6), Chemical Society Reviews (影响因子:54.5,6篇) 。作为通讯作者,发表高水平SCI论文近380篇, 其中包括自然子刊Nature Protocols (2篇)、 影响因子大于20的论文17篇, SCI引用近1.9万次, 单篇SCI引用超过300次有10篇。入选爱思唯尔(Elsevier)发布的中国高被引学者(Chinese Most Cited Researchers)榜单,入选英国皇家学会“TOP 1%高被引中国作者”、应邀担任中国“科学探索奖”提名专家。
2、本年度培养的优秀人才——沈培康
沈培康教授,广西石墨烯研究院首席科学家,任中国电化学委员会燃料电池分会主席,中国材料研究学会终身会员,广西石墨烯标准化技术委员会主任。主要专注于能源材料、包括纳米功能材料、微观电化学和石墨烯宏量制备技术等方面的研究。2021年全球学者库网站公布了“全球顶尖前10万科学家排名”,沈培康教授排第4437名。本年度发表论文共计26篇,发表在Advanced Materials(影响因子: 30.849)、Chemical Engineering Journal(影响因子: 13.273)等国际顶级期刊。
3、本年度培养的优秀人才——尹诗斌
尹诗斌教授主要从事燃料电池、锂/铝离子电池、超级电容器、催化制氢等新能源材料方面的研究。目前担任《电化学》期刊编委。2021年在研国家级项目2项、省级项目1项。本年度在国际高水平期刊Energy Storage Materials (影响因子:17.789)上发表论文2篇。
4、本年度引进与培养的优秀人才——杨皓
杨皓副教授,主要从事原位拉曼光谱及电化学能源材料领域的研究,特别在表面等离子体共振增强的光电热协同催化方向进行了深入的研究。迄今共发表SCI收录论文 50 篇,以第一/通讯作者在Adv. Energy Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.、Energy Storage Mater.等期刊发表论文 19 篇,其中影响因子>10论文 7 篇、中科院一区论文 9 篇,ESI高被引论文 2 篇。论文Web of Science他引2500余次,单篇最高引用150次,H因子25。获授权国家发明专利 1 件。先后主持国家自然科学基金青年基金,中国博士后科学基金特别资助,中国博士后科学基金面上项目(一等资助),中央高校基本科研业务费的研究工作。
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》和广西大学化学化工学院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,保障了实验室的顺利运行。
(二)实验室开展学术委员会活动情况。
2021年 12 月 17日召开广西电化学能源材料重点实验室学术委员会会议,重点实验室学术委员会委员集中讨论、审议了重点实验室名称、发展目标、研究方向、下一步工作计划等,与会专家们听取了总结报告后,提出了多项具有建设性的意见。在研究方向和实验室名称变动方面,认为应多吸引有关方面人才逐步改变实验室研究方向,用成果推进方向改变;在资金投入方面,依托单位应重视对实验室的资金设备的投入;在科研成果的展示方面,认为应该突出科研特色,展示具有特色的研究成果;在科研队伍的描述方面,认为科研队伍的描述应采用梯队形式,老中青相搭配,突出中青年科研人员,扩大青年储备力量。
(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(1-3项)。
1、2019年开放课题成员康帅博士(中国科学院重庆绿色智能技术研究院),2021年在Journal of power sources上公开发表名为Hierarchical lead grid for highly stable oxygen evolution in acidic water at high temperature的文章,此文主要介绍了开发低成本、高性能的电解水电催化剂是制备氢气、发展可持续能源的关键。论文针对高温下酸性电解液中析氧催化剂稳定性差、催化剂价格贵等问题,设计合成了一种分层结构的铅网电极,以激光加工的铅网为基体,氧化铅纳米片原位垂直包裹在铅网上,显著提高了电极的析氧性能。主要得益于电化学活性点的增加、导电性的提高和多孔结构,该电极表现出过电位小、电流密度高的优异电化学性能,其在60℃的酸性电解液中电化学反应非常稳定。该工作对工业电解水制氢有重要参考意义。
2、2019年开放课题成员蒋卫卿博士(广西大学),2021年在Journal of Alloys and Compounds上公开发表名为Rare earth-Mg-Ni-based alloys with superlattice structure for electrochemical hydrogen storage的文章,此文主要介绍了镍氢二次电池作为新能源混合动力汽车的一类理想车载电源,其发展亟需开发高性能储氢合金作为负极材料。稀土-镁-镍基合金由于储氢容量高、可逆储氢能力好,近年来备受关注。
本论文是一篇邀请的综述性论文,以镍氢电池负极材料AB3-4型超晶格结构的稀土-镁-镍基合金为对象,综合近二十多年来国内外学者对合金的相关研究,对合金的结构特征、储氢性能表征、储氢能力尤其是电化学充/放电能力改进方法,以及合金发展瓶颈与未来发展方向,进行较全面的综述。工作旨在全面了解超晶格结构稀土-镁-镍基合金的发展,以及推进高性能储氢合金的进一步开发。
3、2019年开放课题成员李海涛教授(江苏大学),2021年在J. Mater. Chem. A(SCI一区,影响因子:12.732)上公开发表名为Oxygen vacancies for promoting the electrochemical nitrogen reduction reaction的文章,主要介绍了氨作为一种重要肥料及能源载体,工业上主要由传统的Haber-Bosch法生产合成,该工艺过程中消耗大量氢气并排放二氧化碳,导致巨大的环境及能源压力。电化学氮还原反应(NRR)被认为是一种能耗低、条件温和的替代合成方案,然而,电催化剂合成氨的产率和法拉第效率极大地受限于与NRR相竞争的析氢反应。为了实现高催化活性和高选择性,性能较差的催化剂通常需要引入一系列改性策略提高性能,对于常用的氧化物催化剂,可以在结构中引入氧空位从而调节局部电负性和配位环境来增强其合成氨催化性能。该综述工作总结了用于NRR的氧化物催化剂中氧空位的引入、检测及其应用的最新进展。该综述为进一步通过引入氧空位提高含氧催化剂的NRR性能提供了参考,并对在类似相关硫化物、氮化物催化剂中引入S,N等空位来设计高效氨合成催化剂方向做出了展望。
(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。
2021年11月14日,林伟英教授作为副主编参加国际期刊Sensors and Actuators B Chemical(SCI一区,影响因子:7.4)编委会线上会议,20多位来自世界各国的编委参与会议。该会议重点讨论了期刊的影响力,明确了期刊的目标和发展思路等,提升了实验室的国际影响力。
(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实现全面开放,用户可登录广西大学重点仪器网,进行预约登记)
重点实验室大型仪器设备中40 万以上的仪器部分对外开放,包括:球差校正环境透射电镜、X 射线衍射仪、同步热分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、燃料电池综合测试系统、显微拉曼光谱仪、场发射扫描电镜、等离子体清洗机、小动物活体荧光成像系统、超分辨荧光成像系统、多光谱光声断层扫描系统、近红外二区活体成像系统、荧光寿命共聚焦成像系统。
重点实验室的的仪器设备都有专门的设备台账和汇总表,有预约使用和维护记录,大型仪器和设备有操作规程张贴在设备机身或者旁边的墙壁,也会不定期组织学生进行使用操作培训。
2021 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、土木工程技术学院、机械工程学院、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、南宁师范大学等,样品个数共计21419 个,使用机时数为13160 小时,服务人次4533 次。
(六)实验室网站建设情况。
实验室依托化学化工学院建立了专属网站,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。
管理
四、成果转化与产业化
(一)与企业开展产学研合作情况。
本年度实验室注重产学研项目发展,先后与广西本地三家企业合作,进行技术攻关和产品研发:
与广西天然水蛭素生物科技有限公司签订金额为20万元合同,在构建用于快速检测双氯芬酸钠的试剂盒和优化提取工艺方面开展研究。
与广西百谷生物科技有限公司签订金额为20万元合同,开发特异识别的生物传感器,应用于病原微生物的实时检测。
与广西大学研究生院博世科分院签订金额为10万元合同,提出工业化生产生物絮凝剂的调控策略,解决生物絮凝剂的大规模生产和应用所面临的关键问题。
(二)技术转移与成果转化情况。
2021年暂无
(三)重要成果产业化情况。
本实验室研发的石墨烯复合改性橡胶沥青技术本年得到了快速发展:
1、与甘肃公航旅集团(甘肃最大的国有企业)合作,共同推进立体构造石墨烯复合改性橡胶沥青技术的产业化,先后于2021年3月先后在甘肃平天高速PTLM3和PTLM4段以及甜永高速进行试验段铺筑,从铺筑情况来看,石墨烯复合改性橡胶沥青的高温稳定性、低温抗裂性等显著提升,服役状态良好,3月以来已完成9.5km高速公路试验段铺设。
2、与广西正通科技股份有限公司合作探究该沥青在不同路面结构的适用性,于2021年7月在广西南宁南湖大桥应急维修工程和超薄层改造工程进行桥面铺装应用,从试验结果来看,60℃动力粘度显著提升,具有更好的高温稳定性与抗水损能力,且在减薄磨耗层厚度的同时无任何损坏,适用于重载交通路面的适用,7月以来已完成39480.3平方米桥面的铺设。从目前试验段铺设与实际服役情况反馈来看,石墨烯复合改性橡胶沥青综合路用性能优异,适用于较宽温度阈与重载交通路面的使用要求,在满足路面使用性能的同时有利于进一步减薄路面结构,提高资源利用效率促进道路工程的发展。
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。
广西电化学能源材料重点实验室2021年度学术委员会会议于2021年12月17日线上召开,彭孝军院士、林伟英主任、关方霞教授、宋相志教授等10多位实验室学术委员会成员参加了会议。广西大学科技处领导应邀参加了会议。此次会议由实验室学术委员会主任彭孝军院士主持。 实验室主任林伟英教授从科研进展、对外合作交流、人才培养等方面向与会各位专家汇报了2021年度广西电化学重点实验室工作进展情况,指出实验室在过去一年里科研工作稳步提高,取得多项重要成果,发表论文113篇;实验室在2021年承担19项国家级项目;在人才引进方面,2021年新增的固定成员有29名。 与会专家们听取了报告后,提出了多项具有建设性的意见。在研究方向和实验室名称变动方面,认为应多吸引有关方面人才逐步改变实验室研究方向,用成果推进方向改变;在资金投入方面,依托单位应重视对实验室的资金设备的投入;在科研成果的展示方面,认为应该突出科研特色,展示具有特色的研究成果;在科研队伍的描述方面,认为科研队伍的描述应采用梯队形式,老中青相搭配,突出中青年科研人员,扩大青年储备力量。
关方霞教授提出理论研究要深入实际,解决实际问题,加强产学研和应用转化。
胡家文教授提出要突出实验室研究特色,提高实验室基础研究创新点,扩大应用型前沿发展方向,突破后备人才点。
杨晓峰教授和陈小强教授也提出实验室研究方向与现有方向不符需要改变实验室研究方向或是吸引有关光电方向人才。
叶勇教授和陈艳霞教授提出主动与具有广西特色的铝铁矿、食品等企业对接,争取横向项目,服务地方经济。
最后,彭孝军院士总结实验室应在总结报告中点出创新点,并与广西特色产业(工业、农业、医疗、矿业)结合发展,扩大影响力。
(二)国内外对实验室的重要评价,附相应文字和图片材料。
人民网等多家媒体对实验室进行了报道。
中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林院士和东华大学乔锦丽教授发表在Adv.Mater.有关特殊构型金属-氮-碳电氧化还原催化材料的研究进展评述中,正面评述了实验室的工作和引用关键图(J. Catal., 2018, 368, 279-290.),显示了实验室工作的影响力。
(三)相关领导考察实验室的图片及说明。
1、彭孝军教授应邀做学术报告
2021年9月9日中午,大连理工大学化工学院院长、精细化工国家重点实验室主任、中国石油与化工联合会高端化学品专业委员会主任、中国化工学会日用化学委员会主任、中国科学院院士彭孝军教授应学院(重点实验室)访问了实验室,并做了题为“光驱动智能染料:从靶标识别到肿瘤诊疗”的学术报告。
2、重点实验室成员参加广西有机化学论坛
2021年7月16-18日,重点实验室成员段文贵教授、韦万兴教授、朱园勤教授、江俊研究员、张敏教授、林桂汕副教授、刘陆智副教授、郁林博士、梁桃源博士、张专博士等师生共50人参加了第一届广西有机化学论坛会议。段文贵教授做了大会邀请报告,刘陆智副教授、郁林博士和梁桃源博士做了青年学者报告,杨福星、王秀、崔玉成、李晴敏等研究生做了研究生报告,其他研究生以墙报展示了研究成果。郁林博士获得青年学者报告奖,江俊研究员指导的博士研究生杨福星获得研究生报告奖,硕士研究生林梦转获得墙报奖。
3、校党委书记刘正东一行到实验室调研
2021年2月1日,校党委书记刘正东来到化学化工学院看望和慰问了寒假在实验室开展科研工作的学生。刘正东书记赞赏同学们利用寒假时间积极做科研工作,鼓励同学们发扬奋斗精神,努力钻研、踏实工作、多出成果。
4、校党委书记王乃学至实验室考察
2021年12月,校党委书记王乃学来到化学化工学院考察了实验室,他强调,要按照习近平总书记“不一把尺子量到底”的指示精神,结合学科特点实行差异化的人才引进和考核标准,加大高层次人才引进力度;创新科研体制机制,攻克“卡脖子”技术,不断提升社会服务质量和社会影响力;不断完善教学科研平台建设,改善教学科研环境,为人才引进和培养创造良好条件;要积极对接国家和广西战略需求,发挥学科优势,凝练特色,树立品牌。
(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、研究方向变更:
(1)电化学能源材料
(2)光功能材料方向
(3)功能材料的分子设计与合成
2、实验室名称的变更:广西光电功能材料重点实验室
3、人员变动:新增固定成员人数29人
4、大型仪器设备2021年新增情况(部分):
(1)多光谱光声断层扫描系统,1台,328万元
(2)超高分辨成像系统,1台,289.8万元
(3)高效液相色谱仪,1台,40.88万元
(4)荧光寿命共聚焦成像系统,1台,529.8万元
(5)近红外二区活体成像系统,1台,154.78万元
(6)正倒置一体荧光显微镜,1台,89.85万元
(7)VAV通风系统设备,定制,71.53万元
(8)制备液相色谱仪,1台,45.98万元
(9)高效液相色谱仪,1台,40.88万元
新增设备总值:2767.21万元
(五)对实验室发展有重大影响的其它活动。
1、申获化学一级学科博士学位授权点
依托本重点实验室的科研成果,化学学科获批一级学科博士学位授权点(广西大学本次获得的2个一级学科博士学位授权点之一)。
2、化学学科进入ESI全球前0.55%:依托近年来重点实验室科研平台和研究成果,广西大学化学学科ESI排名已从2019年初的全球不到前1%,快速发展至2021年度全球前0.55%,位居广西化学学科前茅,在中西部高校中,学科地位显著提升。
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1000平方米以上)。
实验室目前研发用房为8000 平方米,主要集中在化学化工学院三号楼7000余平方米。
(二)仪器设备情况(设备原总值是否达1000万元人民币以上)。
实验室仪器设备总值9350.68 万元。包括(部分):
球差校正环境透射电镜(2424万元)、X 射线衍射仪(171万元)、同步热分析仪(58.9万元)、傅里叶变换红外光谱仪(52万元)、燃料电池综合测试系统(104.92万元)、显微拉曼光谱仪(143.7万元)、场发射扫描电子显微镜(427.58万元)、等离子体清洗机(63.96万元)、小动物活体荧光成像系统(189.8万元)、超分辨荧光成像系统(289.8万元)、多光谱光声断层扫描系统(328万元)、近红外二区活体成像系统(154.78万元)、荧光寿命共聚焦成像系统(529.8万元)等设备仪器
(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)。
依托单位广西大学,投入超3000 余万元,全面加强实验室建设,用于仪器设备购置以及人才引进,实验室2021年获人才启动费203万(张专、骆星宇、罗佩琪等)、总花2767.21万元进行仪器设备的购置(分子相互作用分析仪、全自动化学吸附仪、比表面积和孔隙分析仪、液相制备色谱仪、纳米粒度电位仪、气相色谱仪、高速相机、激光粒度仪、表面轮廓仪、分光测色计、通风系统及废气处理设备、霍尔效应测试仪、四球摩擦磨损试验机、集中供气、实验室喷雾干燥机等)。
(四)其他支持实验室建设的情况。
广西大学本年度特此下拨资金对实验室所在地,进行了装修改造,显著改善了实验室的工作环境。
七、实验室存在问题及解决对策
存在问题:
1、团队建设:
实验室团队人才质量有待进一步提高。广西属于经济欠发达地区、之前缺少本学科博士点等因素导致实验室在引进高层次人才方面存在明显障碍,影响了实验室团队建设的快速发展。
2、实验室的成果转化或应用有待加强。
改进措施:
1、加大人才引进力度,依托广西大学人才特区政策,引进急需相关技术的人才,完善队伍建设;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;化学一级学科博士学位授权点的获批将会对人才引进与人才培养有重要的推动作用。
2、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,围绕新型有机光电材料、新型燃料电池电极材料、以及非贵金属催化剂等领域进行系统研究;
3、新增国家级、省部级以上项目5项以上,发表高水平论文50 篇以上,申请发明专利5 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
1、明确考核指标,增加考核透明性。实验室的核心考核指标,对实验室的发展起着关键的引导和推动作用,也是实验室战略布局的关键指引,建议重点实验室进行分类管理,明确各类实验室的核心考核指标,排除人为因素,建立公正客观的评价体系,同时借鉴科技部和自然基金委员会项目评审专家公开机制,引导评审专家的评审专业性,以此推动实验室发展。
2、鼓励培育区发展新特色重点实验室,增加科学研究新亮点。当前新理论、新技术、新材料对经济发展的关键作用日益增强,在注重广西已有特色重点实验室的基础上,培育发展新特色实验室也是我区科学研究发展的重点,它决定着我区科技发展的未来,同时对新特色实验室发展给予一定的包容性,推动整体科学研究水平。
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“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,并将照片原图上传至重点实验室管理信息系统)。