中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术实验室文锐

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文锐，中国科学院化学研究所研究员/博士生导师，2008年于中国科学院化学研究所获得物理化学专业博士学位。2008年至2011年在日本东北大学原子分子材料科学高等研究机构（WPI-AIMR）任研究助手。2011年至2013年在日本理化学研究所（RIKEN）从事博士后研究。2013年获德国洪堡博士后研究基金于2013年至2015年在德国基尔大学（Kiel University）从事研究工作。2015年入选中国科学院“百人计划”并获得择优支持，加入中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室，任研究员、博士生导师。主要研究领域是界面电化学，长期致力于固液界面吸附结构和动力学过程的系统研究，通过电化学扫描探针显微术、共聚焦微分干涉显微术和谱学电化学等技术手段对表界面反应进行原位表征及分析，为其原子/分子尺度上的反应机理和规律提供直接的理论及实验依据。在包括Angew. Chem. Int. Ed. , J. Am. Chem. Soc.，Chem. Commun.等国际权威期刊发表学术论文二十余篇。

中国科学院“百人计划”
Tel/Fax: 010-82613081
E－mail: ruiwen@iccas.ac.cn

研究领域：
界面电化学，扫描探针显微术及其应用，共聚焦微分干涉显微术，谱学电化学。
代表性论文:
1.  Wen, R.; Rahn, B.; Magnussen, O. M.* Potential-dependent Adlayer Structure and Dynamics at the Ionic Liquid / Au (111) Interface: A Molecular Scale In Situ Video-STM study, Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 6062-6066. (Front Cover; Hot paper)
2.  Wen, R.; Byon, H. R.* In situ Monitoring of Li-O2 Electrochemical Reaction on Nanoporous Gold using Electrochemical AFM, Chem. Commun., 2014, 50, 2628-2631.
3.  Wen, R.; Hong, M. S.; Byon, H. R.* In situ AFM Imaging of Li-O2 Electrochemical Reaction on Highly Oriented Pyrolytic Graphite with Ether-Based Electrolyte, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 10870−10876.
4.  Wen, R.; Lahiri, A.; Azhagurajan, M.; Kobayashi, S.; Itaya, K.* A New in Situ Optical Microscope with Single Atomic Layer Resolution for Observation of Electrochemical Dissolution of Au(111), J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 13657–13659.
5.  Wen, R.; Pan, G. B.; Wan, L. J. * Oriented Organic Islands and One-Dimensional Chains on a Au (111) Surface Fabricated by Electrodeposition: An STM Study, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 12123-12127.
6.  Wen, R.; Zhang, H. X.; Yan, C. J.; Yan, H. J.; Pan, G. B.; Wan, L. J.* TNT Adsorption on Au(111): Electrochemistry and Adlayer Structure, Chem. Commun., 2008, 1877-1879.
7.  Wen, R.; Yan, C. J.; Yan, H. J.; Pan, G. B.; Wan, L. J. *, Donor/Acceptor Complex of Triphenylene and Trinitrotoluene on Au (111): A Scanning Tunneling Microscopy Study, Chem. Commun., 2011, 47, 6915-6917.
8.  Wen, R.; Rahn, B.; Magnussen, O. M.* In situ Video-STM Study of Interface Structure and Surface Dynamics at the Ionic Liquid / Au (111) Interface, J. Phys. Chem. C., 2016, in press.

shiyou

中科院化学所文锐和郭玉国（共同通讯作者）等人设计出智能高弹性锂聚丙烯酸（LiPAA）SEI膜层，能通过自适应界面调控控制动力学Li的嵌入/脱出过程。LiPAA聚合物具有高键合能力以及很好的稳定性，这种智能SEI膜层显著的减少了副反应的发生，提高了电池的安全性。

文献链接：A Flexible Solid Electrolyte Interphase Layer for Long-Life Lithium Metal Anodes（Angew. Chem. Int. Ed.，2018，DOI: 10.1002/anie.201710806）

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中国科学院化学研究所文锐课题组探索了典型的可溶性催化剂2,5-二叔丁基-1,4-苯醌(DBBQ)在Li-O2电池中的界面催化机理，其中以二甲基亚砜(DMSO)为基础电解质。研究者使用原位电化学原子力显微镜（EC-AFM）观察了Li2O2在Li-O2模型电池中高度取向的热解石墨(HOPG)表面上的成核、生长和分解。实时视图显示，在没有DBBQ的电解质中，小环状Li2O2在放电电位2.46 V下形成，充电时采用自下而上的方式在3.82 V时以缓慢的速率分解。但在DBBQ存在下，较大的花状Li2O2在2.70 V成核(ORR)，并采用从外向内方法氧化(OER)，更大的放电产物和更有效的分解途径直接揭示了DBBQ的催化活性。结果表明，在含DBBQ的体系中，反应活性、可逆性和电池容量都得到了很大改善。

Zhen-Zhen Shen, Shuang-Yan Lang, Yang Shi,Jianmin Ma, Rui Wen, Li-Jun Wan. Revealing the Surface Effect of the SolubleCatalyst on Oxygen Reduction/Evolution in Li-O2 Batteries. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b12183

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b12183

tiantian

中国科学院化学研究所文锐课题组在Energy &Environmental Science期刊上发表题为“Direct tracking the polysulfide shuttling and interfacial evolution in all-solid-state lithium-sulfur batteries: a degradation mechanism study”的研究论文。作者利用光学显微成像技术，在自行设计的原位电化学池中成功实现了ASSLS电池硫正极-复合电解质-锂负极体系在充放电过程中动态演变的实时监测。研究发现，在电池首圈放电过程中，复合固态电解质由白色逐渐演变至深棕色，表明生成的多硫化物溶解在固态电解质中；而在充电过程中电解质仍保持深棕色，揭示ASSLS电池循环过程中表现出较差的可逆性。进一步拉曼光谱表征显示溶解的硫组分主要为S42-、S4-、S3·-和Sx2- (x=4-8)；结合XPS光谱分析锂负极证明有Li2S钝化层生成。此外，探究了温度对ASSLS电化学界面过程和动力学的影响。原位观察发现在低温45°C时电池表现出稳定的界面行为，而随着温度升高到55°C时，在充放电过程中锂负极发生明显的膨胀。接着反应温度为65°C和75°C时，原位监测到多硫化物在循环过程中逐渐溶解到固态电解质中，致使电解质体积膨胀，随后膨胀的金属锂负极使得电解质受到挤压而发生形变。揭示了多硫化物穿梭、电解质的不可逆形变以及锂膨胀是导致ASSLS电池失效的主要原因，也表明了理解ASSLS电化学过程的温度依赖性对于界面行为研究至关重要。因此，借助原位成像表征技术实时追踪电池电化学界面过程，对于认知电池反应机理以及性能退化机制尤其重要，为进一步ASSLS电池界面的调控和材料的优化提供新的视角。

jiechu

基于MoS2的LIB中电极/电解质界面存在的问题需要建立结构-反应相关性的解决方案：1）原位和定量研究SEI膜的初始成核和随后生长以及表面效应成膜电解质添加剂对电化学性能的影响；2）MoS2负极在充电/放电时锂化/脱锂的纳米级结构演变和反应机理。

中科院化学所文锐课题组通过原位电化学原子力显微镜（EC-AFM）对存在和不存在氟代碳酸亚乙酯（FEC）添加剂的超平单层MoS2负极的界面过程进行了深入监测，其能够近似模拟真实电池并进一步准确地实现界面特性，以便深入理解上面提到的基本机制。

为了捕获SEI形成和锂化/脱锂的初始成核过程，研究者采用通过CVD方法制备了大面积超平单层MoS2。通过对FEC衍生的SEI的整个成核和生长（初始厚度约为0.7±0.1nm，随后增加到1.5±0.7nm）的原位和定量分析，揭示了FEC添加剂可以诱导超薄和致密薄膜的形成，从而有效地保护阳极电极免受副反应和体积膨胀。此外，在锂化/脱锂时褶皱的出现/保留证明了MoS2固有的柔韧性和基于MoS2的LIB的失效机理。这些结果不仅理解了由成膜添加剂衍生的超薄SEI的定量形成，而且还直接了解了MoS2/电解质界面在充电/放电过程中的结构演变和反应机理。

Jing Wan, Yang Hao, Yang Shi, Yue-Xian Song, Hui-Juan Yan, Jian Zheng, Rui Wen, Li-Jun Wan, Ultra-thin solid electrolyte interphase evolution and wrinkling processes in molybdenum disulfide-based lithium-ion batteries, Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-11197-7

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11197-7

xihongshi

2019年 “中国分析测试协会科学技术奖（CAIA奖）”评选结果已揭晓，化学所有两项成果获得一等奖，分别为“扫描探针显微镜与光学系统联调技术在锂电池研究中的应用”（文锐、郎双雁、施杨、万立骏）和“颗粒质谱与成像”（聂宗秀、熊彩侨、刘会会）。