中国科学院大连化学物理研究所刘健

batian

刘健，博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员。2017年至今，在中科院大连化学物理研究所工作，被聘为研究员，任微纳米反应器与反应工程学创新特区研究组组长，从事纳米多孔材料的设计合成及在能源、催化等相关领域的基础应用研究。2015年至2017年期间曾任英国皇家化学会（RSC）旗下杂志“RSC Advances”副主编（Associate Editor），科学通报客座编辑，目前受到ELSEVIER旗下国际著名期刊“Materials Today”邀请，任其旗舰期刊“Materials Today Sustainability” 主编（Editor-in-Chief）。在包括 Nature Mater., Nature Commun., Angew. Chem. Int. Ed., 等国际刊物发表正式论文146余篇（Nature子刊3篇，Angew. Chem. 9篇）。至目前为止，所发表论文已被 SCI 引用超过 9500余次，H 因子为 48。受邀为CRC Press编写“Mesoporous Materials for Energy Storage and Conversion”专著一本，参与6本书章的编写。

教育背景
2005-05--2008-12   中国科学院大连化学物理研究所   博士研究生
2002-09--2005-04   中国科学院大连化学物理研究所与哈尔滨工程大学联合培养   硕士研究生
1998-09--2012-07   内蒙古工业大学   学士

工作简历
2017-07~现在, 中国科学院大连化学物理研究所, 研究员
2014-10~2014-11,法国里尔第一大学, 兼职访问学者
2013-12~2014-02,日本材料物质研究所, 兼职访问学者
2013-04~2017-06,澳大利亚科廷大学, 高级讲师
2011-05~2011-08,华盛顿大学（西雅图）, 兼职访问学者
2009-02~2013-04,澳大利亚生物工程与纳米技术研究所, 澳大利亚昆士兰大学博士后
社会兼职
2018-04-06-今,国际期刊 Materials Today Sustainablity (Elesevier), 主编
2017-11-13-今,国际期刊《科学通报》, 客座编辑
2015-12-01-2017-11-30,国际期刊RSC Advances（RSC 出版集团）, 副主编
2015-06-01-今,国际期刊Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering（Wiley 出版集团）, 执行主编
2015-01-01-今,RACI Carbon Division, 董事会成员
2015-01-01-今,Royal Chemistry Society (MRSC), 会员
2014-12-31-今,Certified Materials Professional (CMatPTM), Member of Materials Australia, 会员
2014-01-01-今,The Royal Australian Chemical Institute (MRACI), 注册会员
2013-01-01-今,International Mesostructured Materials Association (IMMA), 会员
2009-01-01-今,Australian Research Council Nanotechnology Network, 会员

教授课程
Process Principles
Advanced Particle Processes
Engineering Materials
专利与奖励

奖励信息
（1） 2018 Highly Cited Researchers from Clarivate Analytics in Cross-Field, 部委级, 2018
（2） 2017 Emerging Investigator - Journal of Materials Chemistry A, 部委级, 2017
（3） Rod Rickards Fellowship, 其他, 2014
（4） France-Australia Science Innovation Collaboration (FASIC) program Early Career Fellowships, 其他, 2014
（5） Pro Vice-Chancellor Awards for Research Excellence (Early Career Research Award), 其他, 2013
（6） JSPS Invitation Fellowships, , 其他, 2013
（7） UQ Foundation Research Excellence Award, 其他, 2011
（8） Australian Postdoctoral Fellowship (APD), , 其他, 2010
（9） UQ Trans-Pacific Fellowship Award, 其他, 2010
（10） 中国科学院优秀博士学位论文, , 研究所（学校）, 2010
（11） UQ Postdoctoral Research Fellowship, , 其他, 2009
（12） 卢嘉锡优秀研究生奖, 研究所（学校）, 2008
（13） 中国科学院院长优秀奖, 研究所（学校）, 2008
（14） 第14届国际催化大会青年科学家奖, 其他, 2008
（15） 辽宁省自然科学论文三等奖, 三等奖, 省级, 2007
（16） 中国科学院2005-2006年度“三好学生标兵”, , 研究所（学校）, 2006

专利成果
（ 1 ） 一种中空纳米氧化硅球的制备方法, 发明, 2009, 第 2 作者, 专利号: CN101348254A
（ 2 ） 一种重金属离子吸附剂的制备方法, 发明, 2006, 第 2 作者, 专利号: CN1727061A
（ 3 ） L-脯胺酸衍生的有机硅酯和介孔材料及其制备和应用, 发明, 2010, 第 3 作者, 专利号: CN101712690A
（ 4 ） 一种具有特殊结构磺酸功能化杂化材料的制备方法, 发明, 2009, 第 3 作者, 专利号: CN101381523A

发表论文
（1） Metal–organic-framework-derived formation of Co-N-doped carbon materials for efficient oxygen reduction reaction, Journal of Energy Chemistry, 2020, 通讯作者
（2） Sequential Growth of Hierarchical N-Doped Carbon-MoS2 Nanocomposites with Variable Nanostructures, Journal of Materials Chemistry A, 2019, 通讯作者
（3） Highly stable Ru nanoparticles incorporated in mesoporous carbon catalysts for production of γ-valerolactone, Catalysis Today, 2019, 通讯作者
（4） Mesoporous MnO2 Hollow Spheres for Enhanced Catalytic Oxidation of Formaldehyde, Sustainable Materials and Technologies, 2018, 通讯作者
（5） Plasmonic Janus hybrids for detection of small metabolites, Journal of Materials Chemistry B, 2018, 通讯作者
（6） Wheat flour derived N-doped mesoporous carbon extrudate as superior metal-free catalysts for acetylene hydrochlorination, Chemical Communications, 2018, 通讯作者
（7） Versatile Design and Synthesis of Mesoporous Sulfonic Acid Catalysts, Science Bulletin, 2018, 通讯作者
（8） Advances in multi-compartment mesoporous silica micro/nanoparticles for theranostic applications, Annual Review of Chemical and Biomolecular, 2018, 第 1 作者
（9） The development of yolk-shell structured Pd&ZnO@carbon submicroreactors with high selectivity and stability, Advanced Functional Materials, 2018, 通讯作者
（10） Robust mesoporous bimetallic yolk-shell catalysts for chemical CO2 upgrading via dry reforming of methane, Reaction Chemistry & Engineering, 2018, 通讯作者
（11） Formation of Hollow MoS2/Carbon Microspheres for High Capacity and High Rate Reversible Alkali-Ion Storage, Journal of Materials Chemistry A, 2018, 通讯作者
（12） Nanoengineering of Amino-Functionalized Mesoporous Silica Nanospheres as Nanoreactors, Progress in Natural Science: Materials International, 2018, 通讯作者
（13） One-pot synthesis of raspberry-like mesoporous silica nanospheres, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2018, 通讯作者
（14） A pH-responsive TiO2-based Pickering emulsion system for in situ catalyst recycling, Chinese Chemical Letters, 2018, 通讯作者
（15） Design and Synthesis of Porous ZnTiO3/TiO2 Nanocages with Heterojunctions for Enhanced Photocatalytic H2 Production, Journal of Materials Chemistry A, 2017, 通讯作者
（16） Growing a Hydrophilic Nanoporous Shell on a Hydrophobic Catalyst Interface for Aqueous Reactions with High Reaction Efficiency and in situ Catalyst Recycling, Journal of Materials Chemistry A, 2017, 通讯作者
（17） From Waste Coca Cola® to Activated Carbons with Impressive Capabilities for CO2 Adsorption and Supercapacitors, Carbon, 2017, 通讯作者
（18） Fabrication of core-shell, yolk-shell and hollow Fe3O4@carbon microboxes for high-performance lithium-ion batteries, Materials Chemistry Frontier, 2017, 通讯作者
（19） Advanced yolk-shell nanoparticles as nanoreactors for energy conversion, Chinese Journal of Catalysis, 2017, 通讯作者
（20） Yolk–Shell-Structured Cu/Fe@γ-Fe2O3 Nanoparticles Loaded Graphitic Porous Carbon for the Oxygen Reduction Reaction, Particle & Particle Systems Characterization, 2017, 通讯作者
（21） Hierarchical Porous Yolk-shell Carbon Nanosphere for High Performance Lithium-Sulfur Batteries, Particle & Particle Systems Characterization, 2017, 通讯作者
（22） “Porous Co3V2O8 Nanosheets with Ultrahigh Performance as Anode Materials for Lithium ion Batteries, Advanced Materials Interfaces, 2017, 通讯作者
（23） Dumbbell-shaped bi-component mesoporous Janus solid nanoparticles for biphasic interface catalysis, Angewandte Chemie International Edition, 2017, 通讯作者
（24） MOF derived mesoporous K-ZrO2 with enhanced basic catalytic performance for Knoevenagel condensations, RSC Advances, 2017, 通讯作者
（25） Hollow Carbon Nanobubbles: Monocrystalline MOF Nanobubbles and Their Pyrolysis, Chemical Science, 2017, 通讯作者
（26） High-Yield Synthesis of Janus Dendritic Mesoporous Silica@Resorcinol–Formaldehyde Nanoparticles: A Competing Growth Mechanism, Langmuir, 2017, 通讯作者
（27） Triconstituent Co-assembly Synthesis of N,S-Doped Carbon-Silica Nanospheres with Smooth and Rough Surfaces, Journal of Materials Chemistry A, 2016, 通讯作者
（28） A synthetic strategy for carbon nanospheres impregnated with highly monodispersed metal nanoparticles, NPG Asia Materials, 2016, 通讯作者
（29） Synthesis and Applications of Porous Non-silica Metal Oxide Submicrospheres, Chemical Society Reviews, 2016, 通讯作者
（30） Molecular-based design and emerging applications of nanoporous carbon spheres, Nature Materials, 2015, 第 1 作者
（31） Synthesis of Nitrogen-Doped Mesoporous Carbon Spheres with Extra-Large Pores through Assembly of Diblock Copolymer Micelles, Angewandte Chemie International Edition, 2015, 通讯作者
（32） Hierarchical mesoporous yolk-shell structured carbonaceous nanospheres for high performance electrochemical capacitive energy storage, Chemical Communications, 2015, 通讯作者
（33） N-Doped Mesoporous Carbon Spheres as an Efficient Metal-free Electrocatalysts for Oxygen Reduction, Journal of Materials Chemistry A, 2014, 通讯作者
（34） A facile soft-template synthesis of mesoporous polymeric and carbonaceous nanospheres, Nature Communications, 2013, 第 1 作者
（35） Facile fabrication of core-shell structured Ag@Carbon and mesoporous yolk-shell structured Ag@Carbon@Silica by an extened Stӧber method, Chemistry-A European Journal, 2013, 通讯作者
（36） A facile soft-template synthesis of mesoporous polymeric and carbonaceous nanospheres, Nature Communications, 2013, 第 1 作者
（37） Yolk-Shell nanoreactor with Basic Core and Acidic Shell for Cascade Reactions, Angewandte Chemie International Edition, 2012, 通讯作者
（38） Yolk-Shell Hybird Materials with Periodic Mesoporous Organosilicas(PMO) Shell:Ideal Nanoreactors for Selective Alcohol Oxidation, Advanced Functional Materials, 2012, 第 1 作者
（39） Extension of Stöber Method for the Preparation of Monodisperse Resorcinol Formaldehyde Resin Polymer and Carbon Spheres, Angewandte Chemie International Edition, 2011, 第 1 作者
（40） Yolk/shell nanoparticles:new platforms for nanoreactors,drug delivery and lithium-ion batteries, Chemical Communications, 2011, 第 1 作者
（41） Monodisperse Yolk-Shell Nano-Particles with Hierarchical Porous Structure as Delivery Vehicles and Nanoreactors, Angewandte Chemie International Edition, 2010, 第 1 作者
（42） Organic-inorganic Hybrid Hollow Nanospheres with Microwindows on the Shell, Chemistry of Materials, 2008, 第 1 作者
（43） Thioether-bridged Megoporous Organosilicas:Mesophase Transformation Induced by the Bridged Organosilane Precursor, Advanced Functional Materials, 2007, 第 1 作者
发表著作
（1） Mesoporous materials for advanced energy storage and conversion technologies, CRC Press (Taylor & Francis Group), 2017-11, 第 1 作者

科研项目
（ 1 ） 国家项目, 主持, 国家级, 2017-08--2022-07
参与会议
（1）Design of Carbon Spheres Based Nanoreactors for Electrocatalysis   中国化学年会第31届学术年会   2018-05-04
（2）设计合成纳米多孔碳球及在能量转换和存储中的应用   2018纳米能源材料国际研讨会   2018-04-28
（3）Design of Nanoporous Carbon Spheres for Energy Conversion and Storage   2017年能源储存和转换用功能材料国际研讨会   2017-10-26
（4）Multi-compartment Nanoporous Particles as Nanoreactors for Catalysis   第19届全国分子筛学术大学   2017-10-24
（5）Design micro/ Nanoreactor:from concept to practical applications   2017-10-11

guanxi

中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室研究员刘健课题组发表了题为《炭球的纳米定制及其作为纳米反应器在可持续能源中的应用》（Nanoengineering Carbon Spheres as Nanoreactors for Sustainable Energy Applications）的综述文章。
　　胶体炭球纳米反应器引起了人们的广泛关注，主要是因其具备下列优异性质：1、表面积大，表面功能可控；2、优越的导电率可提供电子通道；3、可调孔隙度和颗粒便于质量运输的尺寸；4、长期稳定性便于操作。该团队以纳米反应器为线索，系统地总结了最新的研究成果，重点介绍了炭球的纳米定制及纳米反应器构筑，并详细总结了炭球基微/纳米反应器在能源储存、电化学转化和催化中的应用，并提出该领域目前存在的挑战和未来发展前景。

　　大连化物所研究员杨启华、中科院院士李灿团队在国际上较早提出纳米反应器概念，并在纳米反应器构筑方面已经取得一系列进展。然而，学术界目前对纳米反应器材料结构表征、反应器设计、催化微观作用机制及纳米反应器中扩散、传递模型等方面的认识仍然不足。针对上述关键科学问题，刘健带领研究团队成功构建了一系列蛋黄-蛋壳纳米结构的亚微米反应器，此系列微/纳反应器在硝基芳烃催化氢化、苯乙炔加氢、乙酰丙酸加氢、甲烷干重整、电催化等反应中都表现出特异性能，并发现空间限域效应显著提升活性、选择性、稳定性（Adv. Funct. Mater.，2018；Adv. Sci.，2019）；与杨启华合作，发现微纳反应器中存在空间微环境调控，可调控纳米反应器中的催化反应过程（Angew. Chem. Int. Ed.，2019；Chem. Eng. J.，2019）；揭示了纳米反应器中串联催化反应在空间和时间的耦合问题（NPG Asia Mater.，2016；Angew. Chem. Int. Ed.，2017）。
　　上述工作得到中科院洁净能源创新研究院合作基金、兴辽英才计划等的资助，并于近日发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。

caiqi

中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室研究员刘健团队与上海交通大学生物医学工程学院研究员钱昆团队合作，创新性地应用多功能氧化硅铂基纳米反应器于胰腺癌检测中，可以同时实现代谢物的即时检测和分子分型。

　　胰腺癌致死率高达98%，有“癌症之王”称号。有效的早期诊断可以将胰腺癌五年生存率提高到67％。然而，目前针对胰腺癌的血液检查只针对CA19-9等特定蛋白生物标志物，其诊断性能有限，特异性仅约30％。代谢组学处于生化途径最末端，针对正在进行的生化过程进行分析，与疾病表型关系最为密切。复杂生物系统中高浓度的蛋白、盐成分制约了代谢组的原位检测，因此想要实现代谢组学中的床旁检测（POC）仍需要依赖特殊检测技术及功能材料进行分析测定。
　　针对以上问题，刘健团队和钱昆团队合作，基于对纳米反应器构筑的基础，以多功能铂纳米反应器为核心，构建了代谢物即时检测和分子分型的多功能平台。优化后的多功能氧化硅铂基纳米反应器有两个特点，一是具有高效催化活性，可以同时取代葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP），实现如葡萄糖等特定代谢标志物的显色检测，全程仅需5分钟；另一个是结合激光解吸电离质谱法分析血液代谢组，实现了胰腺癌的精准、无创液体活检，诊断灵敏度达84%，特异性达92%。这项工作为纳米反应器的医学诊断应用提出了新思路，不仅为胰腺癌患者的代谢变化提供了新的见解，而且对疾病的精确诊断提供潜在可能。
　　上述工作得到兴辽英才计划等的资助，并于近日发表在《物质》（Matter）上。

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中科院大连化物所刘健研究员，吴忠帅研究员针对这一问题通过分子水平的设计，开发了一种Fe1-xS修饰的纳米反应器，并将其应用于锂硫电池正极，获得了优异的多硫化物催化活性和循环稳定性。相关结果发表在Advanced Energy Materials（DOI: 10.1002/aenm.202000651）上, 并于当期Inside Back Cover做简要介绍。

       在聚合物树脂合成过程中，将金属前体直接添加到混合物中，间苯二酚硫化物（RS）用作C和S的来源。RS中的硫充当配体，通过络合与金属阳离子牢固结合。将Fe3+与含有RS的乙醇/水溶液混合后，得到粉红色溶液，证明形成了[Fe3+–RS]络合物。然后，加入NH3水溶液，由于进一步形成[Fe3+NH4+-RS]络合物，溶液变成深棕色。随着甲醛的加入引发聚合反应，逐渐形成[Fe3+NH4+-RS]-F树脂的乳白色棕色沉淀物，其中Fe3+分布均匀。沉淀物的最终褐色，证实了Fe3+确实通过络合均匀地分布在[Fe3+NH4+–RS]–F树脂中。然后将棕色树脂与三聚氰胺（作为N的来源）充分混合，最后在5％H2/Ar混合物中于900 °C碳化。在碳化过程中，大的介孔腔和分散良好的Fe1-xS纳米颗粒在碳球内逐渐在原位形成，从而形成了等级多孔的Fe1-xS-NC纳米球。同时，三聚氰胺中的N可以作为Fe的固定点来控制Fe1-xS的分散。Fe1-xS-NC具有较高的比表面积（627 m2 g-1），较大的孔体积（0.41 cm3 g-1）和增强的向多硫化物的吸附和电催化转变。碳球内原位产生的大介孔可容纳高达75％的高硫负荷，并在充电/放电循环期间维持体积变化，并改善离子/质量转移。英国萨里大学蔡琼团队在理论上预测了Fe1-xS-NC对多硫化物吸附性能，并在实验中得到了证实。随后，测试了Fe1-xS-NC的电催化活性。结果表明，Fe1-xS-NC是用于硫负载的高效纳米反应器。因此，Fe1-xS-NC纳米反应器作为锂硫电池的正极材料表现非常出色，在0.5 C下200次循环后显示出1070 mAh g-1的高初始容量，几乎没有容量损失。此外，即使在8.14 mg cm-2的高硫负荷下，所得的锂硫电池仍显示出显着增强的速率能力和循环能力。

keepup

近日，我所催化基础国家重点实验室微纳米反应器与反应工程学研究组（05T7组）刘健研究员团队与法国国家科学院催化与固体化学研究所（UCCS, CNRS）Andrei Y. Khodakov研究员团队联合发表了题为“Carbon-based catalysts for Fischer–Tropsch synthesis”的综述文章，系统介绍了碳基催化剂在费托合成中的研究现状与应用前景。

　　在费托合成领域中，开发具有高效催化性能的新型载体是近些年来研究的热点与重点。常用的载体材料如SiO2, Al2O3, TiO2等与金属颗粒之间存在强相互作用，这显著影响其催化活性；而碳基材料的惰性表面可以弱化金属—载体强相互作用，提高活性金属的还原性，从而增强催化活性，同时由于碳基材料在费托反应下具有优异的化学和热稳定性，因而受到广泛关注。
　　该综述总结了活性炭、碳纳米管、碳纳米纤维、碳球、金属有机框架衍生材料等碳基载体负载的金属催化剂在费托合成中的应用；重点介绍了活性炭负载钴催化剂方面的研究工作以及添加助剂对活性和高碳醇选择性的调控，阐述了钴和碳化钴的界面是生成高碳醇的活性中心；详细介绍了碳纳米管负载铁催化剂的限域效应和碳纳米纤维负载钴/铁催化剂的金属颗粒尺寸效应；此外，系统总结了金属有机框架衍生的金属碳和多孔碳球负载金属等一些新型碳基载体催化剂的应用特点，对碳基载体在费托合成中的应用和未来发展方向进行了展望。
　　刘健团队长期致力于纳米多孔碳材料及催化剂的研发，并开展了其在可持续能源存储与转化方面的应用（Adv. Mater.，2019）。该团队构建的蛋黄—蛋壳型Pd&ZnO@carbon，Co-CoOx@N-C等纳米反应器由于其独特的结构和反应微环境，在加氢反应中显示出优异的活性、选择性及稳定性（Adv. Funct. Mater.，2018；Adv. Sci.，2019）；通过将金属纳米颗粒选择定位在中空炭球的内部或表面，可以体现纳米反应器在液相加氢反应中的空间限域效应（Angew. Chem. Int. Ed.，2020）；此外，纳米多孔碳球还可以作为正极材料在金属—硫族二次电池中表现出高的放电容量、优越的倍率性能和极佳的循环稳定性（Adv. Energy Mater.，2020；Nature Commun.，2020）。
　　相关工作发表在Chemical Society Review上。该工作得到了辽宁省自然科学基金、辽宁省“兴辽英才计划”、中科院洁净能源创新研究院合作基金等项目资助。（文/图 陈艳平、魏嘉彤)

batian

近日，我所催化基础国家重点实验室微纳米反应器与反应工程学研究组（05T7组）刘健研究员团队、二维材料化学与能源应用研究组（508组）吴忠帅研究员团队，和天津大学梁骥教授研究团队联合发表题为“Engineering Nanoreactors for Metal-Chalcogen Batteries”的综述文章，系统介绍了纳米反应器在金属硫族电池中的研究现状与应用前景。

　　在各类电化学储能技术中，金属硫族电池由于成本低、能量密度高的优势被视为传统锂离子电池的替代品。然而实现电极材料的合理设计和可控合成仍然存在很大的挑战。金属硫族电池电极基本功能包括：（1）导电基体；（2）容纳活性物质；（3）固定反应中间物种；（4）加速活性物质氧化还原；（5）稳定金属负极。研究表明金属硫族电池的纳米反应器的电极理性设计可以在单个电极材料实现上述的一种或者多种功能，因而受到广泛关注。
　　该综述首先介绍了纳米反应器的基本概念和特点；然后系统的介绍了构建不同形貌和尺寸的纳米反应器的主要合成策略；重点介绍了金属硫族电池电极材料的主要功能，以及如何通过纳米反应器的设计和工程赋予电极纳米结构实现高比能金属硫电池；此外，文章还系统的总结了一些在金属硫族电池中应用的典型纳米反应器；最后，对纳米反应器在金属硫族电池中的应用和未来发展进行了展望。
　　刘健团队长期致力于纳米多孔碳材料及纳米反应器的研发，并开展了其在可持续能源存储与转化方面的应用研究（Adv. Mater.，2019；Chem. Soc. Rev.，2021）。吴忠帅团队长期致力于高比能电池的研究工作（Angew. Chem. Int. Ed.，2020；Energy Environ. Sci.，2020；Adv. Energy Mater.，2020）。此外，刘健团队和吴忠帅团队还优势互补，基于纳米反应器空间限域电极材料的高比能金属硫电池开创了一系列原创性研究工作，如发展了基于硫化铁基和单原子锌的纳米多孔碳球纳米反应器用于高性能锂硫电池（Adv. Energy Mater.，2020；Adv. Energy Mater.，2020），开发了中空碳球负载Co单原子催化剂用于高倍率Li-Se电池正极材料（Nature Commun.，2020）。
　　相关工作发表在Energy Environmental Science上。该工作得到了辽宁省自然科学基金、辽宁省“兴辽英才计划”、中科院洁净能源创新研究院合作基金等项目的资助。（文/图 石浩东、Yash Boyjoo)