中国科学院大学材料科学与光电技术学院刘向峰

hard999

刘向峰，中国科学院大学材料科学与光电技术学院教授，博士生导师。2006年6月在中国科学院研究生院获得材料学专业博士学位，先后在日本、加拿大、美国的研究所和高校从事科研工作，于2012年入选中科院“引进国外杰出人才计划”。回国后，在“973计划”等经费资助下组建了“先进能源与功能材料实验室”，带领团队开展锂离子电池、锂-空气电池、钠离子电池相关新能源材料以及纳米生物医用材料方面的研究。迄今为止已经在JACS、Adv. Mater.、ACS Catal.等国外知名杂志上发表学术论文80余篇，申请国家发明专利15项（其中5项已获授权）。承担了包括国家重大研究计划、国家自然科学基金等在内的多项课题。


刘向峰 男 博导 材料科学与光电技术学院
电子邮件：liuxf@ucas.ac.cn
通信地址：北京市玉泉路19号甲
邮政编码：100049
办公电话：010-88256840
办公地址：国科大材料科学与光电技术学院科研楼208#


研究领域
1. 新能源材料(锂离子电池、锂空气电池、钠离子电池、储氢材料等)。
2. 纳米结构材料的可控制备及其在新能源、生物医学及环境科学领域中的应用。
3. 中子散射技术在材料表征中的应用。
招生信息
   
招生专业
080502-材料学
招生方向
新型能量存储与转换材料，纳米生物医用材料
中子散射技术的应用


教育背景
2003-09--2006-06 中国科学院研究生院 博士学位
2000-09--2003-07 青岛科技大学 硕士学位
1994-09--1998-07 青岛科技大学 学士学位
工作经历
2012.03 至今 中国科学院大学（原中科院研究生院）材料科学与光电技术学院教授、博士生导师.
2009.03-2012.02 美国密苏里大学圣路易斯分校纳米科学中心、物理与天文学系先后任博士后研究员、研究助理教授.
2008.01-2009.02 加拿大 University of New Brunswick 化学系博士后研究员.
2006.06-2007.12 日本产业技术综合研究所（AIST)能源技术研究部任特别研究员.
1998.08-2000.08 青岛海信集团工作，先后任技术员、技术室主任.


专利与奖励
5. 入选中国科学院“引进国外杰出人才计划”(“百人计划”A类) (2012)，并获得择优支持（2013）.
4. 荣获中国科学院院长奖. （2006）
3. 研究成果曾被CBC(加拿大电视台)新闻频道专门报道 (2008.10.29).
2. 研究成果在美国能源部项目总结报告中被评为研究亮点。（2010）
1. 在青岛海信集团工作期间, 完成公司两项“创新创效”成果,并荣获公司“青年岗位能手”、“技术岗位标兵”等称号 （1998-2000）.

yunduan

锂-氧气电池因具有极高比能量（理论比能量为5210Wh/kg，目前锂离子电池仅为200Wh/kg左右）而且对空气无污染，被认为是未来最理想的能量存储系统之一，具有巨大的应用潜力。但是，锂氧电池的工作原理及衰退机制却一直很不清楚，严重制约了锂氧电池的发展。材料学院刘向峰教授课题组在前期锂氧电池工作的基础上（ACS Catal., 2018, 8, 1955; ACS Catal. 2018, 8, 8953;Nano Energy 2017,41, 535; ACS Catal., 2017, 7, 6533;ACS Catal., 2016, 6, 400;J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 17598;J. Phys. Chem. C 2015, 119, 4516等等），与德国赫姆霍兹柏林材料与能源中心的科学家们合作（Helmholtz Centre Berlin for Materials and Energy, Dr.Fu Sun, Dr.Dong Zhou, Dr. Ingo Manke等），结合同步辐射X射线成像以及中子三维断层扫描成像技术，揭示了锂氧电池的工作原理及性能衰退机制，并讨论了锂氧电池未来亟需解决的难题和攻关方向等。论文发表在美国化学会能源快报杂志ACS Energy Letters上（Revealing Hidden Facts of Li Anode in Cycled Lithium OxygenBatteries through X-ray and Neutron Tomography. ACS Energy Letters 2019, 4, 306–316）

此外，针对锂氧电池中氧还原/氧析出反应动力学缓慢、循环性差等关键问题，通过一种简单合成策略制备了富含原子边界且暴露{111}晶面的Co3O4超薄纳米片电催化剂，发现其更多的边界结构和更高的边界原子密度大幅度提升了电催化性能，并且对放电产物的初期成长有一定影响。这一催化剂结构调控理念也可以用于其它领域的高效催化剂设计中。该成果最近发表在美国化学会催化杂志ACS Catalysis上（Ultrathin Co3O4 Nanosheets with Edge-Enriched {111} Plane as Efficient Catalysts for Lithium-Oxygen Batteries. ACS Catalysis，DOI: 10.1021/acscatal.8b05182）
研究工作得到了北京市自然科学基金、国家自然科学基金、中科院国际合作项目、中科院“百人计划”以及教育部“双一流”建设等经费的支持。

xutuo

钠离子电池正极材料由于所含元素在自然界储量丰富，尤其是铁锰基正极材料更是具备较大的低成本，环境友好等优势，被认为是在慢速电动车以及大型储能设备领域最有可能取代锂离子电池的优选材料之一，具备极大的商业化潜力，目前已崭露头角，特别是对P2相钠离子电池正极材料Na0.67Mn0.5Fe0.5O2。目前在材料中的阴离子氧化还原化学（O2-→O-）反应成为一大热点，引起了研究者的广泛关注。但是如何调节阴离子氧化还原反应仍然具有很大的挑战性。
      材料学院刘向峰教授课题组提出了一种通过集Li2SiO3包覆、Li掺杂和Si掺杂三方优点的协同策略对正极材料Na0.67Mn0.5Fe0.5O2中阴、阳离子氧化还原反应的活性和可逆性进行了调控。改性后正极材料的初始容量、倍率性能和循环稳定性都得到了显著改善。结合中子衍射、同步辐射X射线吸收谱、原位X射线衍射、电子顺磁共振、第一性原理计算等手段深入揭示了调控机理。此工作在阴、阳离子氧化还原化学调控机理的研究方面对其它氧化物正极材料的设计也具有一定的指导意义。该研究成果发表在中国科学系列杂志Science China Materials上(Tuning Anionic/Cationic Redox Chemistry in P2-Type Na0.67Mn0.5Fe0.5O2 Cathode Material via a Synergic Strategy. Sci China Mater 2020, 63(9): 1703-1718)，论文第一作者是刘向峰教授课题组博士生孔伟进同学。

图1 Li2SiO3包覆、Li掺杂和Si掺杂的协同改性策略作用机理

       此工作得到了国家自然科学基金委、部门重大项目、国际合作计划、中国科学院战略重点研究计划、北京市自然科学基金委及中国科学院大学等经费支持。