美国加州大学能源、催化领域教授简介

加利福尼亚大学（University of California），简称加州大学，是位于美国加利福尼亚州的一个由10所公立大学组成的大学行政系统，是世界上最具影响力的公立大学系统，也是最大的大学联邦体，被誉为“公立高等教育的典范”。

它们包括加州大学伯克利分校（UC Berkeley）、加州大学洛杉矶分校（UCLA）、加州大学圣地亚哥分校（UCSD）、加州大学旧金山分校（UCSF）、加州大学圣塔芭芭拉分校（UCSB）、加州大学尔湾分校（UCI）、加州大学戴维斯分校（UCD）、加州大学圣克鲁兹分校（UCSC）、加州大学河滨分校（UCR）和加州大学默赛德分校（UCM）。 

加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley，UCB），坐落在美国旧金山湾区的伯克利市，是世界著名研究型大学和最顶尖公立大学，在学术界享有盛誉，2020年U.S. News世界大学排名第4位、世界大学学术排名第5位。

Peidong Yang（杨培东）

【教育背景】

1999年，加州大学圣塔芭芭拉分校，博士后

1997年，哈佛大学，博士

1992年，中国科学技术大学，本科

【研究领域】

一维（1D）纳米结构具有基本和技术意义。它们不仅表现出与低尺寸和量子限制效应相关的有趣的电子和光学性质，而且还代表了潜在的纳米级器件应用中的关键组件。随着这些一维纳米结构尺寸的不断减小，“自下而上”的化学方法比起“自上而下”的方法具有更小的特征，从而发挥了越来越大的作用。然而，要充分利用一维纳米结构，仍然存在主要挑战：即开发适当的化学策略以合理合成，组织和整合这些纳米级结构单元。

Yang研究小组对新型材料和纳米结构的合成感兴趣，重点是开发新的合成方法，并了解结构组装和生长的基本问题，这些问题将能够合理地控制材料组成，微观/纳米结构，属性和功能。我们对电子，光子和声子限制以及一维纳米结构中的自旋操纵的基本问题感兴趣。

前几年开发的化学和物理学对于未来几年的小组研究至关重要。该小组未来的工作将主要集中在这些一维构建基块的化学整合，自组织和物理性质研究上。将通过结合定义明确的异质结来增加一维纳米结构的复杂性，并解决结构复杂性对特定功能（例如发光和能量转换特性）的影响，这将是主要的工作。还将付出巨大的努力来开发有效的化学工艺，以将单个纳米线组装成所需的配置或系统架构。

【个人主页】

http://nanowires.berkeley.edu/

【成果介绍】

由于铅的毒性，寻找具有可比的光学和电子性质的无铅卤化物钙钛矿半导体材料引起了极大的兴趣。 基于稀土的卤化物钙钛矿代表了一种有前途的材料。 在这项工作中，我们演示了以15nm为中心的均匀尺寸分布的单晶CsEuCl₃纳米晶体的溶液相合成。 CsEuCl₃纳米晶体具有以435 nm为中心的光致发光发射，半峰全宽为19 nm。 此外，CsEuCl₃纳米晶体可以嵌入聚合物基质中，该聚合物基质在连续激光照射下具有增强的稳定性。 无铅稀土卤化铯铯钙钛矿纳米晶体是替代卤化钙钛矿铅的有前途的候选者。

 “Lead-free Cesium Europium Halide Perovskite Nanocrystals”, Jianmei Huang, Teng Lei, Martin Siron, Ye Zhang, Sunmoon Yu, Fabian Seeler, Ahmad Dehestani, Li Na Quan, Kerstin Schierle-Arndt, Peidong Yang. Nano Letters, 20, 3734-3739 (2020). DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00692.

加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles），简称UCLA，位于美国洛杉矶市，是世界著名的公立研究型大学。2019-2020年度，UCLA位列世界大学学术排名第11, U.S. News世界大学排名第14，QS世界大学排名第35。

Yunfeng Lu（卢云峰）

【教育背景】

1999年，美国桑迪亚国家实验室，博士后

1998年，美国新墨西哥州立大学，博士

1994年，中科院长春应化所硕士

1991年，吉林大学化学系本科

【研究领域】

卢云峰教授广泛从事超级电容器，锂离子电池，锂金属电池，液流电池，中温燃料电池和甲烷转化的工作。同时我们专注于蛋白质和核酸的传递，以用于急性中毒，代谢性疾病，病毒感染和癌症的治疗。最近，我们还开发了具有高效率和生物相容性的CNS（中枢神经系统）递送技术。 这种方法为我们提供了应对中枢神经系统疾病和损伤，脑瘤和神经退行性疾病的新机会。现已发表高水平论文240余篇，引用超过25000次，H因子72，在Nature、Science、Nature Nanotechnology、Nature Communications、JACS、Angew、AM等具有顶级期刊上有论文发表，并获授权多项美国和国际专利。

【个人主页】

http://www.seas.ucla.edu/~lu/

【成果介绍】

三维（3D）石墨烯材料在储能方面很有吸引力，但是它们大多数具有无序的微观结构，并且强度较弱。在这里，受植物的启发，在流化床反应器中通过化学气相沉积（CVD）方法设计和制备了由垂直排列的多孔石墨烯纳米片和互连的纳米笼（表示为PHG）组成的分层结构的3D石墨烯纳米结构。与面内石墨烯相比，PHG的分层孔促进了电解质的渗透和离子的运输，并提高了电荷存储能力。石墨烯纳米结构的集成导电网络加快了电子的传输，并且纳米笼单元之间的原位形成的连接对于持久的电化学性能而言是坚固的。当用作锂离子电池的负极材料时，PHG在0.1 A g^-1时具有1560 mAh g^-1的可逆容量，更重要的是，高倍率容量（在4 A g^-1时具有160 mAh g^-1），循环性能稳定。此外，对于锂硫电池，此分层结构的3D石墨烯可以更高的质量负载量加载硫，这样可以提供较高的比容量（0.1 C时为1640 mAh g^-1），并保持稳定的性能。考虑到结构特性，制备的3D石墨烯将在能量存储中具有广泛的应用。

Xiao Zhu, Junwei Ye, Yunfeng Lu, and Xilai Jia, 3D Graphene Nanostructure Composed of Porous Carbon Sheets and Interconnected Nanocages for High-Performance Lithium-Ion Battery Anodes and Lithium-Sulfur Batteries, ACS sustainable chemistry & engineering, 2019 (7) 11241-11249

加利福尼亚大学圣迭戈分校（University of California, San Diego，简称UCSD），是设立在美国加州圣迭戈市的一所世界顶尖研究型大学，在多家主流大学排名中长年稳居世界前20，隶属于著名的加州大学系统，是环太平洋大学联盟、国际公立大学论坛以及北美顶尖大学联盟美国大学协会的成员，被誉为公立常春藤名校。

Shirley Meng（孟颖）

【教育背景】

2007-2008年，MIT，助理研究员

2005年，新加坡-MIT联盟，微纳米系统先进材料博士

【研究领域】

1、结合第一原理计算和实验预筛选和设计新的高能大功率电极材料

2、采用电子能量损失光谱(a-STEM/EELS)校正扫描透射电子显微镜研究锂和钠插层化合物的离子输运、相变和表面/界面稳定性

3、发展了先进的电极材料的中子基表征技术，包括对高压阴极材料中氧演变的原位测量。

4、利用聚焦离子束(FIB)/扫描电镜(SEM)和电化学过程中固态/固态电极电解液界面的原位偏压和监测技术研制了纳米电池。

【个人主页】

http://smeng.ucsd.edu/faculty/

【成果介绍】

充放电之间的大电压迟滞导致明显的能量损失，这阻碍了高能量Li-O₂电池的实际应用。氢氧硫电化学技术提供了一种新的锂离子/锂氧混合电池，其中锂离子和氧负离子可逆地存储在MoS₂结构中。Li₂MoO₂S₂化合物形成为主要放电产物，以前在文献中从未观察到。通过拉曼光谱，X射线光电子能谱，X射线吸收光谱，差示电化学质谱和紫外可见光谱等手段探讨了Li₂MoO₂S₂的反应机理和结构。结果表明，MoS₂在放电过程中被氧化，在充电过程中被还原。碘中间体在触发电池中电化学和化学反应的顺序中起着重要的作用。Li₂MoO₂S₂与Li₂MoO₄是同构的，而不是采用其他已知的氧硫化钼结构。

X. Wang, Y. Li, X. Bi, L. Ma, T. Wu, M. Sina, S. Wang, M. Zhang, J. Alvarado, B. Lu, A. Banerjee, K. Amine, J. Lu, and Y. S. Meng “Hybrid Li-Ion and Li-O₂Battery Enabled by Oxyhalogen-Sulfur Electrochemistry”, Joule. 2018, 2, 11, 2381

Shyue Ping Ong

【教育背景】

2011年，MIT，材料科学与工程博士

【研究领域】

Ong博士于2011年获得麻省理工学院（MIT）材料科学与工程博士学位。他随后被任命为MIT的高级研究助理。 Ong博士的研究和教学愿景是成为引领数据驱动材料设计未来的领导者。在博士期间，王博士是研究团队的成员，该团队开发了材料设计的高通量（HT）计算框架，从而发现了几种新颖的锂离子电池正极材料。 2011年10月，该框架被拆分为材料项目（www.materialsproject.org），这是一个开放的科学项目，旨在使研究人员可以公开获得所有已知无机材料的计算属性，以加速材料创新。该项目现已成为“材料基因组计划”的基础，并在全球范围内引起了广泛关注。Ong博士的研究与材料科学和信息科学的学科相交，将开发新的材料信息学方法，以创建和分析丰富的材料数据并将其应用于新能源材料的设计。他将讲授课程，以培训新的从业人员掌握最新的计算材料科学和信息学方法。Ong博士还将继续致力于材料项目，以促进对材料信息访问和分析代码的开放访问。

【个人主页】

http://mae.ucsd.edu/matsci/professors/1066

【成果介绍】

固态电解质界面膜（SEI）在稳定可充电电池的锂金属负极方面起着至关重要的作用。然而，在现有技术的电解质中，形成稳定的SEI膜具有挑战性。在此，我们报告了一种用于双盐LiFSI-LiTFSI醚电解质的长效双功能添加剂（九氟-1-丁磺酸钾或KPBS）。我们的工作表明，来自钾离子和具有适中LUMO水平的富含F的PBS-阴离子的静电屏蔽作用共同促进了Li沉积/剥离过程中富LiF的SEI的形成，有效地抑制了锂枝晶的生长和电解质的消耗。所设计的电解质具有小的成核超电势，高度可逆的锂镀覆/剥离以及出色的循环稳定性。特别是，使用这种电解质，Li-Cu电池可以在1 mA h cm^-2下以1 mA cm^-2的400个循环维持稳定的循环，库仑效率（CE）为99.1％。在相对稀薄的电解质条件下（7.5 μL mAh^-1），有限的Li供给（N/P = 1.2）和高面容量（4.1 mAh cm^-2）下，Li–LiFePO₄全电池在100个循环后显示出较好的循环稳定性，库伦效率达到99.6%。

加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校，又称加州大学圣巴巴拉分校（University of California, Santa Barbara；UCSB），属于加利福尼亚大学系统，是美国顶尖的以研究科学为主，且学术声望非常高的研究性公立大学，被誉为公立常春藤之一。加州大学圣塔芭芭拉分校位列2020 U.S. News美国最佳大学排名第34名，2020 U.S. News世界大学排名第41名。

Anton Van der Ven

【教育背景】

麻省理工学院材料学博士

比利时鲁汶卡特利克大学冶金与应用材料科学学院

【研究领域】

1、合金设计和高温结构材料，航空航天应用的Ni，Co和Ti基超级合金和汽车应用的Mg基轻合金的第一性原理热力学和动力学描述。

2、电池材料：插层正极和固体电解质。对电化学能量存储应用中使用的电活性材料的热力学，动力学和机械性能的基础研究和应用研究。

3、电池材料：电压滞后和极化研究

4、有机无机杂化钙钛矿

【个人主页】

https://labs.materials.ucsb.edu/vanderven/anton/members

【成果介绍】

 O的 K边缘的共振非弹性X射线散射（RIXS）被认为是识别大量氧化氧形成的主要技术，但其基本解释并不简单。在这项研究中，我们有意在光束暴露于LiAlO₂多晶型物中后，诱导出氧化氧的RIXS信号，由于其宽带隙，这些多晶型很容易区分。 在仔细考虑电子束曝光对Li [Li_0.144Ni_0.136Mn_0.544Co_0.136] O₂（LR-NMC）的影响后，我们得出结论，氧化的氧特征在高电荷状态下是固有的，并且在强烈的电子束曝光后会丢失。 从我们的X射线辐照研究中提取的LiAlO₂（诱导）和LR-NMC（固有）的氧化氧线形被发现具有在O₂气体研究中未发现的其他氧化氧RIXS功能。 这项研究强调了O K-edge RIXS在确定氧化态的性质和稳定性方面的独特见解。

Leben-Higgins, Z. W., J. Vinckeviciute, J. P. Wu, N. V. Faenza, Y. Z. Li, S. Sallis, N. Pereira, Y. S. Meng, G. G. Amatucci, V. Van der Ven et al. "Distinction between Intrinsic and X-ray-Induced Oxidized Oxygen States in Li-Rich 3d Layered Oxides and LiAlO₂." Journal of Physical Chemistry C 123, no. 21 (2019).

Robert M. McMeeking

【教育背景】

布朗大学，固体力学博士

布朗大学，固体力学硕士

格拉斯哥大学，机械工程学士

【研究领域】

材料力学方面的研究正在进行中，它利用理论和计算方法来了解工程材料的结构和功能性能。 最近的重点是锂离子电池，生物电池力学，对陶瓷的弹道冲击，微观结构演变，铁电系统，利用由陶瓷和陶瓷复合材料组成的高温材料，致动和形状变形结构，保护结构免受高强度冲击波影响 以及附带的弹片和用于燃气轮机叶片的隔热涂层。

【个人主页】

https://www.tfel-ucsb.com/

加利福尼亚大学尔湾分校（University of California, Irvine，UCI），又译为加州大学欧文分校，创建于1965年，属于加利福尼亚大学系统（University of California）综合实力最为强劲的分校之一，世界著名高等学府和世界顶尖研究型大学。加州大学尔湾分校位于南加州，洛杉矶东南约50英里的橙县（Orange County）尔湾市（Irvine），曾培养出7位诺贝尔奖得主、7位普利策奖得主。

Xiaoqing Pan（潘晓晴）

【教育背景】

马普所，博士后

德国萨尔大学，博士

南京大学，硕士

南京大学，学士

【研究领域】

Pan的锂电池研究专注于电池电极材料动力学的研究。这些电极必须吸收和/或嵌入大量锂到其晶格中，而不会显著改变其体积或晶体结构。了解锂离子在这些材料中的扩散途径以及单个电极粒子的锂化和非锂化域之间边界的演变也很重要。 Pan Group可以使用的最先进的透射电子显微镜和光谱学设备可以研究这些现象。 独特的原位设备同样可以在充电和放电期间观察电极材料。

【个人主页】

https://www.physics.uci.edu/pangroup/

【成果介绍】

对于设计用于析氢反应（HER）的高效电催化剂，尚不清楚选择非贵金属作为单原子催化剂（SAC）的过渡金属。此处，报道了与催化剂，电子结构的活性相关性，目的是通过结合密度泛函理论计算和电化学测量来阐明一系列负载在氮掺杂石墨烯上的过渡金属作为HER的SAC的反应性起源。作为SAC的过渡金属（例如Co，Cr，Fe，Rh和V）中只有极少数对HER表现出良好的催化活性，因为它们的吉布斯自由能在–0.20至0.30 eV的范围内变化，但其中Co-SAC在0.13 eV时具有最高的电化学活性。电子结构研究表明，活性价dz2轨道的能态及其产生的反键态决定了HER的催化活性。在Co-SAC情况下，反键态轨道既不会完全为空也不会完全填充，这是其理想的氢吸附能的主要原因。此外，电化学测量表明，Co-SAC的析氢活性优于Ni-SAC和W-SAC，这证明了理论计算的正确性。这项系统的研究对HER的高效SAC的设计提供了基本的了解。

Hossain, M. D., Liu, Z., Zhuang, M., Yan, X., Xu, G. L., Gadre, C. A., Tyagi, A., Abidi, I. H., Sun, C. J., Wong, H., Guda, A., Hao, Y., Pan, X., Amine, K., Luo, Z., Rational Design of Graphene-Supported Single Atom Catalysts for Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Energy Materials 2019, 0 (0), 1803689. https://doi.org/10.1002/aenm.201803689

加利福尼亚大学圣克鲁兹分校（University of California, Santa Cruz，简称UCSC）隶属全球公立大学的典范——加州大学系统。UCSC作为该系统十个校区之一，现已发展为世界著名的顶尖研究型大学。加州大学圣克鲁兹分校位于旧金山南部75英里处，坐落在海滨社区圣克鲁兹的边缘，距离硅谷只有30多分钟的车程。UCSC同时位列2020U.S. News世界大学排名第76，2019软科世界大学学术排名第101-150位，2020THE世界大学排名第179。

Yat Li（李軼）

【教育背景】

马普所，博士后

德国萨尔大学，博士

南京大学，硕士

南京大学，学士

【研究领域】

1、双电层电容器，分层多孔碳结构，导电性好，重量轻且表面积大

2、能量转换。PEC水分解的低维纳米结构，微生物燃料电池中的微生物-半导体界面

3、用于水分解的电催化剂。水的电解是产生氢气的最有效，最环保的方法之一，氢气是一种具有超高重量能量密度的化学燃料。 阴极和阳极都需要高效，低成本和稳定的催化剂，以减少氢释放反应（HER）和氧释放反应（OER）的活化能垒。 HER和OER都是多电子转移过程，在该过程中，多步基本反应会形成明显的能垒。 因此，降低HER / OER过电位是高效水分解的关键。我们寻求开发廉价，有效和坚固的水分解用电催化剂。

【个人主页】

http://li.chemistry.ucsc.edu/sample-page/catalysis

【成果介绍】

伪电容电极在快速充电速率下的性能通常受到法拉第反应的慢动力学和整体结构中缓慢的离子扩散的限制。对于厚电极和高载有活性材料的电极而言，这尤其成问题。在这里，提出了一种表面功能化的3D打印石墨烯气凝胶（SF-3D GA），它不仅在100 mA cm^-2的高电流密度下达到2195 mF cm^-2的基准面电容，而且还具有超高的固有电容即使在12.8 mg cm^-2的高质量负载下，也可以达到309.1 µF cm^-2的最大电阻。重要的是，动力学分析表明，SF-3D GA电极的电容主要（93.3％）来自快速动力学过程。这是因为3D打印电极具有开放结构，即使在高电流密度和大质量负载/电极厚度的情况下，也可以确保碳表面上官能团的极佳覆盖并促进这些表面官能团的离子可及性。以SF-3D GA为阳极，以MnO₂为阴极的3D打印GA组成的不对称器件在164.5 mW cm^-2的超高功率密度下实现了0.65 mWh cm^-2的显著能量密度，性能优于运行的碳基超级电容器在相同的功率密度下。

Yao B., Chandrasekaran S., Zhang H., Ma A., Kang J., Zhang L., Lu X.H., Qian F., Zhu C., Duoss E., Spadaccini C., Worsley M.* and Li Y.* 3D Printed Structure Boosts the Kinetics and Intrinsic Capacitance of Pseudocapacitive Graphene Aerogels, Adv. Mater., 1906652 (2020)

本文由zhuangzl供稿。

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