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[专家学者] 北京大学工学院材料科学与工程系郭少军

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发表于 2017-3-12 09:54:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
郭少军北京大学材料科学与工程系及能源与资源系研究员、博士生导师,中组部计划入选者,世界高被引科学家。郭博士于2005年在吉林大学化学学院获理学学士学位,于2011年1月获中国科学院长春应用化学研究所分析化学博士学位,师从中国科学院院士、著名分析化学家汪尔康研究员。2011年1月前往美国布朗大学化学系师从孙守恒教授。2013年6月入选美国洛斯-阿拉莫斯国家实验室奥本海默杰出学者。2015年9月加入北京大学工学院。目前获得多项重要的学术奖励和荣誉称号,包括2014和2015年连续两年入选世界高引用率科学家,John Wiley&Son出版社的“Materials Views”专栏对申请人进行了专访 (2016. 01),2014年国家计划,2013年奥本海默杰出学者和2012年中国科学院百篇优秀博士论文等。
迄今已在国际著名学术期刊Nature Commun. (1), Chem. Soc. Rev. (2), Acc. Chem. Res. (1), JACS (13), Adv. Mater. (7), Angew. Chem. (5), Nano Lett. (4), ACS Nano (12), Nano Today (1), Adv. Energy Mater. (3)和Energy Environ. Sci. (2)等共发表学术论文170余篇和书章节4部,其中发表论文影响因子大于10的50篇 (通讯/第一作者影响因子大于10的35篇)、ESI Top 1%高引用率文章34篇、ESI Top 0.1%热点文章7篇、亮点文章5篇、封面文章6篇、VIP文章3篇、单篇引用超过100次的34篇和超过600次的3篇。36次被Chemical & Engineering News, Science News, Science Daily, Materials Today, Nano Energy和Physics News等多家刊物和网站专题评论。发表文章已被引用近13000次,H指数为60。

郭少军

郭少军
郭少军研究员、博士生导师
国家青年千人计划获得者
联系电话:+86 18501294796
电子邮箱:guosj@pku.edu.cn
个人主页:http://www2.coe.pku.edu.cn/faculty/guoshaojun
Researcher ID: http://www.researcherid.com/rid/A-8449-2011
Google Scholar: http://scholar.google.com/citations?user=9MRznZ0AAAAJ&hl=en

教育与工作经历
•    2015–目前, 北京大学材料科学与工程系, 研究员、博士生导师
•    2013–2015,美国Los Alamos国家实验室,奥本海默杰出学者
•    2011 –2013, 美国布朗大学, 博士后
•    2005–2010, 中国科学院长春应用化学研究所,博士
•    2001–2005, 吉林大学,本科

研究领域
•    胶体纳米晶合成方法学及自组装
•    二维材料化学与物理
•    纳米电化学与电分析化学
•    燃料电池、锂离子电池、超级电容器、光催化和人工光合成
•    红外量子点多激子体效应太阳能电池
•    钙钛矿纳米晶材料及其光电应用
•    超快光谱
•    纳米传感器和DNA传感器
•    多功能纳米材料


奖励与荣誉
•    2015. 入选世界高引用科学家
•    2014. 国家青年千人计划获得者
•    2014. 入选世界高引用科学家
•    2013. 欧盟玛丽居里学者
•    2013. 奥本海默杰出学者 (全球每年所有学科最多两人入选)
•    2012. 中国科学院百篇优秀博士论文
•    2011. 美国化学会优秀审稿人
•    2010. 全国博士研究生学术新人奖
•    2010. 代表中国参加德国林岛举行的第六十届诺贝尔奖大会

学术服务
•     Independent Reviewer/Referee for 70 Journals: Chem. Rev., JACS, Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., ACS Nano, Adv. Funct. Mater, Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater, Small, ACS Catalysis, Anal. Chem., Nano Energy, J. Phys. Chem. C, Applied Catalysis B, Materials Today, Chem. Commun., Lab on Chip, Scientific Reports, Chem. Eur. J., J. Mater. Chem., Mater. Horizon, J. Catal., Carbon, Chem. Asian. J., Biosens. Bioelectron., Cryst. Eng. Comm, ACS Appl. Mater. Interf, Dalton Trans., Phys. Chem. Chem. Phys., Nanoscale, ChemCatChem, J. Power Source, Analyst, RSC Advances, Analytical Methods, Electrochem. Commun., Macromolecular Rapid Communications, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, ChemPlusChem, Catalysis Science & Technology, Int. J. Hydrogen Energ, J. Nanosci. Nanotechol., J. Colloid Interf. Sci., Electrochem. Solid-State Lett., Advanced Science, Mater. Chem. Phys., J. Electrochem. Chem., Powder Technique, ChemElectroChem, J. Nanomater., Industrial & Engineering Chemistry Research, Applied Physics A, Optical Materials, New Journal of Chemistry, Carbohydrate Polymers, J. Crystal Growth, J. Alloys Compounds, Chem. Phys. Letters, Particle and Particle Systems Characterization, Mater. Lett. and Anal. Lett., etc.
•    美国材料学会会员
•    美国化学会会员

研究成果总结
迄今已在国际著名学术期刊Nat Commun., Chem Soc Rev, Acc Chem Res, JACS, Adv Mater, Angew Chem和Nano Lett等共发表学术论文170余篇,其中发表论文影响因子大于10的53篇、ESI高被引文章34篇、ESI热点文章7篇、亮点文章5篇、封面文章7篇和单篇引用超过100次的34篇。36次被Science News和 Science Daily等多家刊物和网站专题评论。发表文章已被引用13000余次,H指数为60。目前担任Scientific Reports和Journal of Materials Science & Research编委、国际电化学能源科学院委员以及Chem Rev, Angew Chem, JACS, Adv Mater和Nat Commun等70多个主要国际学术期刊的特邀审稿专家。

代表性论文(IF>10)
1.    Wei Wang, Fan Lv, Bo Lei, Sheng Wan, Shaojun Guo*, Adv. Mater. 2016, accepted.
2.    Lingzheng Bu, Shaojun Guo*, Xu Zhang, Xuan Shen, Dong Su, Gang Lu, Xing Zhu,Jianlin Yao, Jun Guo, and Xiaoqing Huang*, Surface Engineering of Hierarchical Platinum-Cobalt Nanowires for Efficient Electrocatalysis, Nature Communications, 2016, accepted.
3.    Kezhu Jiang, Pengtang Wang, Shaojun Guo*, Xu Zhang, Xuan Shen, Gang Lu, Dong Su, Xiaoqing Huang*, Ordered PdCu-Based Nanoparticles as Bifunctional Oxygen Reduction and Ethanol Oxidation Electrocatalysts, Angewandte Chemie International Edition, 2016, accepted.
4.    Yecan Pi, Nan Zhang, Shaojun Guo*, Xing Zhu, Jun Guo and Xiaoqing Huang*, Ultrathin Laminar Ir Superstructure as Highly Efficient Oxygen Evolution Electrocatalyst in Broad pH Range, Nano Letters, 2016, accepted.
5.    Wei Xia, Asif Mahmood, Zibin Liang, Ruqiang Zou* and Shaojun Guo*, Earth-Abundant Nanomaterials for Oxygen Reduction, Angewandte Chemie International Edition, 2016, 55, 2650-2676.
6.    Gen Chen, Litao Yan, Hongmei Luo* and Shaojun Guo*, Advanced Materials, 2016, DOI: 10.1002/ adma.201600164.
7.    Sarish Rehman, Shaojun Guo* and Yanglong Hou*, Rational Design of Si/SiO2@Hierarchical Porous Carbon Spheres as Efficient Polysulphide Reservoirs for High-Performance Li-S Battery, Advanced Materials, 2016, 28, 3167-3172.
8.    Ming Zhou*, Hsing-Lin Wang* and Shaojun Guo*, Towards High-Efficiency Nanoelectrocatalysts for Oxygen Reduction through Engineering Advanced Carbon Nanomaterials, Chemical Society Reviews, 2016, 45, 1273-1307.
9.    Wei Wang+, Bo Lei+ and Shaojun Guo*, Engineering Multimetallic Nanocrystals for Highly Efficient Oxygen Reduction Catalysts, Advanced Energy Materials, 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600236.
10.    Hao Jiang, Haoxuan Zhang, Yao Fu, Shaojun Guo*, Yanjie Hu, Ling Zhang, Yu Liu, Honglai Liu, Chunzhong Li*, Self-Volatilization Approach to Mesoporous Carbon Nanotubes/Silver Nanoparticles Hybrids: The Role of Silver in Boosting Li-Ion Storage, ACS Nano, 2016, 10, 1648-1654.
11.    Nikolay S Mkarov, Shaojun Guo, Oleksandr Isaienko, Wenyong Liu, Istvan Robel and Victor I. Klimov, Spectral and Dynamical Properties of Single Excitons, Biexcitons, and Trions In Cesium-Lead-Halide Perovskite Quantum Dots, Nano Letters, 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b05077.
12.    Jiabao Ding, Lingzheng Bu, Shaojun Guo, Zipeng Zhao, Enbo Zhu, Yu Huang* and Xiaoqing Huang*, Morphology and Phase Controlled Construction of Pt-Ni Nanostructures for Efficient Electrocatalysis, Nano Letters, 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00471.
13.    Sarish Rehman, Xingxing Gu, Kishwar Khan, Nasir Mahmood, Wenlong Yang, Xiaoxiao Huang, Shaojun Guo and Yanglong Hou*, 3D Vertically Aligned and Interconnected Porous Carbon Nanosheets as Sulfur Immobilizers for High Performance Lithium-Sulfur Batteries, Advanced Energy Materials, 2016, DOI: 10.1002/aenm.201502518.
14.    Wenxiu Yang, Xiangjian Liu, Xiaoyu Yue, Jianbo Jia* and Shaojun Guo*, Bamboo-Like Carbon Nanotube/Fe3C Nanoparticles Hybrids and their Highly Efficient Catalysis for Oxygen Reduction, Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, 1436-1439. A: Highly Cited Paper
15.    Hao Jiang, Dayong Ren, HaiFeng Wang, Yanjie Hu, Shaojun Guo*, Haiyang Yuan, Peijun Hu, Ling Zhang and Chunzhong Li*, 2D Monolayer MoS2-Carbon Interoverlapped Superstructure: Engineering Ideal Atomic Interface for Lithium Ion Storage, Advanced Materials, 2015, 27, 3687-3695. A: Cover Paper.
16.    Lingzheng Bu, Jiabao Ding, Shaojun Guo*, Xu Zhang, Dong Su, Xing Zhu, Jianlin Yao, Jun Guo, Gang Lu and Xiaoqing Huang*, A General Method for Multimetallic Platinum Alloy Nanowires as Highly Active and Stable Oxygen Reduction Catalysts, Advanced Materials, 2015, 27, 7204-7212.
17.    Shaojun Guo*, Andrew F. Fidler, Gen Chen, Qianglu Lin, Jeffrey Pietryga* and Victor I. Klimov*, Shape Controlled Narrow-Gap SnTe Nanostructures: From Nanocube to Nanorods and Nanowires, Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, 15074-15077.
18.    Xiuhui Sun, Kezhu Jiang, Nan Zhang, Jiabao Ding, Shaojun Guo* and Xiaoqing Huang*, Crystalline Control of {111} bounded PtCu Nanocrystals: Multiply Twinned Pt3Cu Icosahedra with Enhanced Electrocatalytic Properties, ACS Nano, 2015, 9, 7634-7640.
19.    Jianan Zhang, Kaixin Wang, Qun Xu*, Yunchun Zhou, Fangyi Cheng and Shaojun Guo*, Beyond Yolk-Shell Nanoparticles: Fe3O4@Fe3C Core@Shell Nanoparticles as Yolks and Carbon Nanospindles as Shells for Efficient Lithium Ion Storage, ACS Nano, 2015, 9, 3369-3376.
20.    Wei Xia, Ruqiang Zou,* Li An, Dingguo Xia and Shaojun Guo*, A Metal-Organic Framework Route to In-Situ Encapsulation of Co@Co3O4@C Core@Bishell Nanoparticles into Highly Ordered Porous Carbon Matrix for Oxygen Reduction, Energy Environmental Science, 2015, 8, 568-576. A: Cover Paper.
21.    Daohao Li, Chunxiao Lv, Long Liu, Yanzhi Xia,* Xilin She, Shaojun Guo* and Dongjiang Yang*, Egg-Box Structure in Cobalt Alginate: A New Approach to Multifunctional Hierarchical Mesoporous N-Doped Carbon Nanofibers for Efficient Catalysis and Energy Storage, ACS Central Science, 2015, 1, 261-269.
22.    Young-Shin Park, Shaojun Guo, Nikolay Makarov and Victor I. Klimov*, Room Temperature Single-Photon Emission from Individual Perovskite Quantum Dots, ACS Nano, 2015, 9, 10386-10393.
23.    Lei Han, Shaojun Guo, Ping Wang and Shaojun Dong*, Light-Driven, Membraneless, Hydrogen Peroxide Based Fuel Cells, Advanced Energy Materials, 2015, 5, 1400424.
24.    HaiFeng Lv, Zheng Xi, Zhengzheng Cheng, Shaojun Guo, Yongsheng Yu, Wenlei Zhu, Qing Li, Mu Pan, Gang Lu, Shichun Mu* and Shouheng Sun*, A New Core/Shell NiAu/Au Nanoparticle Catalyst with Pt-like Activity for Hydrogen Evolution Reaction, Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, 5859-5862.
25.    Shaojun Guo, Xu Zhang, Wenlei Zhu, Dong Su, Adriana Mendoza-Garcia, Sally Fae Ho, Gang Lu* and Shouheng Sun*, Nanocatalyst Superior to Pt for Oxygen Reduction Reactions: the Case of Core/Shell Ag(Au)/CuPd Nanoparticles, Journal of the American Chemical Society, 2014, 136, 15026-15033.
26.    Hao Jiang, Yanjie Hu, Shaojun Guo*, Chaoying Yan, Pooi See Lee, Chunzhong Li*, Rational Design of MnO/Carbon Nanopeapods with Internal Void Space for High-Rate and Long-Life Li-ion Batteries, ACS Nano, 2014, 8, 6038-6046.
27.    Xiaolian Sun, Dongguo Li, Yong Ding, Wenlei Zhu, Shaojun Guo, Zhong Lin Wang and Shouheng Sun, Core/Shell Au/CuPt Nanoparticles and their Dual Electrocatalysis for Both Reduction and Oxidation Reactions, Journal of the American Chemical Society, 2014, 136, 5745-5749. A: Highly Cited Paper.
28.    Sen Zhang, Xu Zhang, Guangming Jiang, Huiyuan Zhu, Shaojun Guo, Dong Su, Gang Lu, Shouheng Sun*, Tuning Nanoparticle Structure and Surface Strain for Catalysis Optimization, Journal of the American Chemical Society, 2014, 136, 7734-7739.
29.    Shaojun Guo, Sen Zhang and Shouheng Sun*, Tuning Nanoparticle Catalysis for the Oxygen Reduction Reaction, Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52, 8526-8544. (Time Cited= 205) A: Highly Cited Paper. B: Hot Paper.
30.    Shaojun Guo, Dongguo Li, Huiyuan Zhu, Sen Zhang, Vojislav R. Stamenkovic* and Shouheng Sun*, FePt and CoPt Nanowires as Efficient Catalysts for the Oxygen Reduction Reaction, Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52, 3465-3468. A: VIP Paper; B: Highlight by ChemCatChem; C: Highly Cited Paper.
31.    Shaojun Guo, Sen Zhang, Dong Su and Shouheng Sun*, Seed-Mediated Synthesis of Core/Shell FePtM/FePt (M = Pd, Au) Nanowires and Their Electrocatalysis for Oxygen Reduction Reaction, Journal of the American Chemical Society, 2013, 135, 13879-13884.
32.    Shaojun Guo# (#co-first author), Xiaolian Sun#, Chun-Shiang Chuang, Wenlei Zhu and Shouheng Sun*, A Sensitive H2O2 Assay Based on Dumbbell-like PtPd-Fe3O4 Nanoparticles, Advanced Materials, 2013, 25, 132-136. A: Highly Cited Paper.
33.    Wenlei Zhu, Ronald Michalsky, HaiFeng Lv, Onder Metin, Shaojun Guo, Christopher Wright, Xiaolian Sun, Andrew Peterson and Shouheng Sun*, Monodisperse Au Nanoparticles for Selective Electrocatalytic Reduction of CO2 to CO, Journal of the American Chemical Society, 2013, 135, 16833. A: Highly Cited Paper; B: Hot Paper; C: Highlight by Brown Media; D: Highlight by Providence Business News; C: Highlight by Chemical & Engineering News; E-K: Highlight by Phys. Org., National Science Foundation, Resources Career, Occupational Health & Safety and Green Car Congress, etc.
34.    Huiyuan Zhu, Sen Zhang (co-first author), Shaojun Guo, Dong Su and Shouheng Sun*, Synthetic Control of FePtM Nanorods (M = Cu, Ni) to Enhance the Oxygen Reduction Reaction, Journal of the American Chemical Society, 2013, 135, 7130-7133. A: Highly Cited Paper.
35.    Libing Zhang, Jinbo Zhu, Shaojun Guo, Tao Li, Jing Li, Shaojun Dong, and Erkang Wang*,   Photo-induced Electron Transfer of DNA/Ag Nanoclusters Modulated by G-Quadruplex/Hemin Complex for the Construction of Versatile Biosensors, Journal of the American Chemical Society, 2013, 135, 2403-2406. A: Highly Cited Paper.
36.    Libing Zhang, Jinbo Zhu, Zhixue Zhou, Shaojun Guo, Shaojun Dong, and Erkang Wang*, A New Approach to Light Up DNA/Ag Nanocluster-Based Beacons for Bioanalysis, Chemical Science, 2013, 4, 4004-4010.
37.    Shaojun Guo and Shouheng Sun*, FePt Nanoparticles Assembled on Graphene as Enhanced Catalyst for Oxygen Reduction Reaction, Journal of the American Chemical Society, 2012, 134, 2492-2495. A: Highlighted by Chemical & Engineering News; B: Highly Cited Paper; C: Hot Paper.
38.    Shaojun Guo, Sen Zhang, Liheng Wu and Shouheng Sun*, Co/CoO Nanoparticles Assembled on Graphene for Electrochemical Reduction of Oxygen, Angewandte Chemie International Edition, 2012, 51, 11770-11773. A: VIP Paper; B: Highlight by Brown University Press Release C: Providence Business News; D: Graphene Update; E: Green Car Congress; F: Materials Today; G: Highly Cited Paper.
39.    Shaojun Guo# (#co-first author), Xiaolian Sun,# and Shouheng Sun*, Dumbbell-like PtPd-Fe3O4 Nanoparticles for Enhanced Electrochemical Detection of H2O2, Nano Letters, 2012, 12, 4859-4863. A: Highly Cited Paper.
40.    Shaojun Guo# (#co-first author), Sen Zhang#, Huiyuan Zhu, Dong Su and Shouheng Sun*, Structure-Induced Enhancement in Electrooxidation of Trimetallic FePtAu Nanoparticles, Journal of the American Chemical Society, 2012, 134, 5060-5063. A: Highlighted by Brown University Press Release; B: Highlighted by Chemical & Engineering News.
41.    Chengzhou Zhu, Shaojun Guo and Shaojun Dong*, PdM (M=Pt, Au) Bimetallic Alloy Nanowires with Enhanced Electrocatalytic Activity for Electro-oxidation of Small Molecules, Advanced Materials, 2012, 24, 2326-233. A: Highly Cited Paper.
42.    Youxing Fang, Shaojun Guo, Dan Li, Chengzhou Zhu, Wen Ren, Shaojun Dong and Erkang Wang*, Easy Synthesis and Imaging Applications of Cross-Linked Green Fluorescent Hollow Carbon Nanoparticles, ACS Nano, 2012, 6, 400-409. A: Highly Cited Paper.
43.    Shaojun Guo and Shaojun Dong*, Graphene Nanosheet: Synthesis, Molecular Engineering, Thin Film, Hybrids, and Energy and Analytical Applications, Chemical Society Reviews, 2011, 40, 2644-2672. A: Highly Cited Paper; B: Hot Paper; C: Top 10 Most-Accessed Articles in 2011, Rank 2 in Feb.; Rank 5 in Mar.; Rank 1 in Apr. And May; Rank 5 in July.
44.    Shaojun Guo and Erkang Wang*, Functional Micro/Nanostructures: Simple Synthesis and Application in Sensors, Fuel Cells, and Gene Delivery, Accounts of Chemical Research, 2011, 44, 491-500. A: Cover Paper.
45.    Shaojun Guo and Erkang Wang*, Noble Metal Nanomaterials: Controllable Synthesis and Application in Fuel Cells and Analytical Sensors, Nano Today, 2011, 6, 240-264. A: Highly Cited Paper; B: Hot Paper; C: Rank 6 in 2012 (Top 25 Hottest Articles); D: Rank 4 from Oct. Dec. 2011 (Top 25 Hottest Articles).
46.    Shaojun Guo, Sen Zhang, Xiaolian Sun and Shouheng Sun*, Synthesis of Ultrathin FePtPd Nanowires and Their Use as Catalysts for Methanol Oxidation Reaction, Journal of the American Chemical Society, 2011, 133, 15354-15357. A: Highly Cited Paper.
47.    Yujing Guo, Liu Deng, Jing Li, Shaojun Guo, Erkang Wang, Shaojun Dong*, Hemin-Graphene Hybrid Nanosheets with Intrinsic Peroxidase-like activity for Label-Free Colorimetric Detection of Single-Nucleotide Polymorphism, ACS Nano, 2011, 5, 1282-1290. A: Highly Cited Paper.
48.    Shaojun Guo, Shaojun Dong and Erkang Wang*, Constructing Carbon Nanotube/Pt Nanoparticle Hybrids Using Imidazolium Salt-Based Ionic Liquid as a Linker, Advanced Materials, 2010, 22, 1269-1272. A: Highly Cited Paper.
49.    Shaojun Guo, Shaojun Dong and Erkang Wang*, Pt/Pd Bimetallic Nanotubes with Petal-like Surfaces for Enhanced Catalytic Activity and Stability Towards Ethanol Electrooxidation, Energy Environmental Science, 2010, 3, 1307-1310.
50.    Shaojun Guo, Shaojun Dong and Erkang Wang*, Three-Dimensional Pt-on-Pd Bimetallic Nanodendrites Supported on Graphene Nanosheet: Facile Synthesis and Used as an Advanced Nanoelectrocatalyst for Methanol Oxidation, ACS Nano, 2010, 4, 547-555. A: Most-Accessed Articles in 2010 and ACS Video Invitation; B: Highly Cited Articles; C: Hot Paper.
51.    Shaojun Guo, Dan Wen, Shaojun Dong* and Erkang Wang*, Platinum Nanoparticle Ensemble-on-Graphene Hybrid Nanosheet: One-Pot, Rapid Synthesis, and Used as New Electrode Material for Electrochemical Sensing, ACS Nano, 2010, 4, 3959-3968. A: Highly Cited Paper; B: Hot Paper; C: Most-Accessed Articles in 2011.
52.    Shaojun Guo# (#co-first author), Yujing Guo,# Jiangtao Ren, Yueming Zhai, Shaojun Dong* and Erkang Wang*, Cyclodextrin Functionalized Graphene Nanosheets with High Supramolecular Recognition Capability: Synthesis and Host-Guest Inclusion for Enhanced Electrochemical Performance, ACS Nano, 2010, 4, 4001-4010. A: Highly Cited Paper.
53.    Chengzhou Zhu, Shaojun Guo, Youxing Fang, Shaojun Dong*, Reducing Sugar: New Functional Molecules for the Green Synthesis of Graphene Nanosheets, ACS Nano, 2010, 4, 2429-2437. A: Highly Cited Paper.

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北京大学工学院郭少军以通讯作者在《自然∙通讯》上发表重要研究结果



           近日,北京大学工学院郭少军研究员和苏州大学、美国加州大学相关研究人员的联合团队在电解水产氢(hydrogen evolution reaction, HER)催化剂研究方面取得突破。该工作首先通过化学油相合成PtNi合金纳米线,再通过硫化形成有利于产氢的界面:PtNi/NiS,表现出十分卓越的HER活性,最后基于量化计算结果证明NiS的存在有利于碱性条件下水分子的裂解。此工作强调了金属/硫化物界面对电催化产氢的重要性。该合作成果发表在最新一期的国际权威学术期刊《自然∙通讯》(Nature Communications)上(链接:http://www.nature.com/articles/ncomms14580)。
            化石能源(煤、石油和天然气)的广泛利用是工业革命的标志之一,也驱动着人类社会文明以前所未有的速度发展;然而,其所引起的副作用也是尤为显著的。首先,化石能源不可再生,凸显了当今社会的能源短缺问题;其次,化石资源非清洁能源,为地球生态带来了诸如酸雨、雾霾等环境污染问题。因此,社会的可持续发展需要寻求更为清洁且可再生的替代能源。氢是宇宙中广泛存在的元素,且被利用后的产物仅为水,因此被认为是未来最理想的能源形式。氢气的来源多样化,其中通过电化学方式催化分解水由于效率高和可操作性强等优点广受关注。目前,电催化制氢通常选用贵金属铂作为催化材料,较高的成本是制约该技术走向规模化应用的主要障碍。因此,迫切需求开发产氢效率更高的电催化材料,以降低铂的用量。

PtNi/NiS纳米线电催化剂的精细结构分析及碱性条件下析氢反应的电催化性能评价

PtNi/NiS纳米线电催化剂的精细结构分析及碱性条件下析氢反应的电催化性能评价

图1. PtNi/NiS纳米线电催化剂的精细结构分析及碱性条件下析氢反应的电催化性能评价

密度泛函理论计算模拟析氢反应历程图

密度泛函理论计算模拟析氢反应历程图

图2. 密度泛函理论计算模拟析氢反应历程图

          通过研究电解水制氢的反应机理,郭少军研究员等认识到在碱性条件下水分子的断键是整个反应的速控步骤,而铂无法有效地断开水分子中的H-OH键,所以电催化活性较低。为解决这一问题,他们在不同成分的PtNi纳米线表面引入NiS纳米颗粒,构筑有利于HER进行的Pt/NiS界面。NiS的存在有利于断裂H-OH键,可直接为附近的Pt位点提供氢离子,该协同体系极大地促进了碱性条件下HER的进行。随后的实验证实:在电解质pH = 14的环境中,该催化剂在过电势为0.07 V时的电流密度达到 37.2 mA/cm2,较商业碳载铂催化剂高出近10倍。密度泛函理论计算发现,NiS表面确有利于水分子的断键。此工作强调了金属/硫化物界面对于电催化HER的重要性。
          该工作在北京大学、苏州大学和美国加州州立大学三个单位的紧密合作下完成。郭少军、Gang Lu、黄小青依次为论文的通讯作者。该项目得到北京大学工程科学与技术创新高精尖中心基金、科技部重点研发计划和国家自然科学基金等支持。

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新能源转换和储存技术是当今世界解决目前化石能源危机和环境污染问题的核心途径。廉价的电解水产氢催化剂和高容量的储能材料成为大规模推广此类新能源技术的关键。对于电解水产氢而言,贵金属铂基催化剂的产氢活性最好,但其有限资源无法推广使用。相比而言,非贵金属钼基材料以其特殊的理化性质表现出优异的分解水制氢活性,但存在导电性低及材料团聚问题严重,这导致材料活性位点暴露少和稳定性差等问题。为了解决这些挑战性问题,近日,北京大学工学院郭少军团队提出了一种具有强耦合作用钼基金属杂化材料的制备新策略提升电催化产氢性能,并发现强耦合材料对于储钠展现了优异的容量、倍率和稳定性,相应结果发表在Advanced Materials,全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201706085

具有强耦合作用钼基杂化金属材料制备示意图

具有强耦合作用钼基杂化金属材料制备示意图
图1. 具有强耦合作用钼基杂化金属材料制备示意图

目前的工作首先制备具有多级空心结构的钼基金属螯合物,通过煅烧原位转化的方法制备一系列钼基化合物(包括MoP, MoS2, Mo2C和MoO2)与碳空心基底之间具有强耦合相互作用的杂化材料 (图1)。多级碳空心结构(HCSs)具有较高的表面积,优异的导电性及结构稳定性等特点,成为最佳的复合材料基底。通过原位转化得到的超小钼基活性材料与碳空心基底材料强烈耦合,有效提高材料的导电性和稳定性。电催化产氢测试表明MoP@HCSs在酸性溶液和碱性溶液中均具有优异的析氢反应活性和稳定性。另外研究发现,MoS2/C HCSs作为钠离子电池负极材料,表现出优异的电化学性能。在4 A/g电流密度进行充/放电循环1000圈,其容量依旧高达410 mAh/g。这种独特的碳纳米片上生长MoS2纳米片结构可以缩短离子传输路径,多级碳空心结构有效提高电子传输性能和缓解充放电过程中应力的变化,同时这种强相互耦合作用可以避免MoS2纳米片层结构的团聚,有效提高电极材料的倍率性能和循环寿命。该工作为下一代新型高性能能源材料的设计提供了新策略和指导思路。

论文第一作者是课题组博士后杨勇,郭少军为论文的通讯作者。该项目得到国家自然科学基金和科技部重点研发计划等项目支持。


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发表于 2018-6-23 13:01:54 | 显示全部楼层
2018年6月15日,中国化学会分析化学学科委员会在第十三届全国分析化学年会上公布了第二届“中国青年分析化学家奖”获奖名单,工学院郭少军老师喜获殊荣。

郭少军

郭少军
为促进我国分析化学研究的发展,特别是鼓励和支持青年分析化学研究者的进步与成长,在英国皇家化学会Analyst期刊的支持下,中国化学会分析化学学科委员会自2015年起设立中国青年分析化学家奖(Chinese Young Analyst Award),以表彰优秀青年科学家在分析化学的基础研究和应用领域做出的突出成果。该项奖励采取自由申请方式,全国范围内各大学、研究机构内具有中国国籍的,年龄在40周岁(包括40周岁)以下的分析化学研究人员均有资格申请。每三年评选一次,每次评出两位在分析化学领域取得突出创新性研究成果的青年学者,在当年的分析化学年会开幕式上颁发证书和奖金。


郭少军老师在电催化、电分析和电池材料等领域进行了系统的研究,独立以来以通讯作者在Science, Nat. Rev. Mater., Nat. Commun., Sci. Adv., Chem, Adv. Mater., JACS, Angew Chem.和Chem. Soc. Rev.等影响因子大于10的期刊发表论文50余篇。获Web of Science全球高被引科学家、爱思唯尔中国高被引学者、国际电化学会应用电化学奖、中国青年分析化学家奖和中国电化学会青年科学家奖等荣誉。

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发表于 2018-8-6 08:52:45 | 显示全部楼层

Small Methods: 多级TiO2/C-MoS2纳米复合结构材料及在长循环寿命钠离子和锂硫电池中的应用

长寿命和高能量密度电池对于未来大规模新能源的开发和利用至关重要。其中,钠离子电池凭借其原料成本低和分布广泛等优势,成为下一代电池材料的研究热点。虽然石墨作为锂离子电池负极材料被广泛应用,但其作为钠离子电池负极时的可逆容量较差。因此,具有长寿命的电极材料(如二氧化钛)以及具有高容量的电极材料(如过渡金属氧化物、硫化物等)研究备受关注。目前研究发现,通过构筑多级复合结构材料,发挥材料间的协同作用可以有效提高钠离子电池负极材料的电化学性能。

复合材料的合成示意图及电镜表征

复合材料的合成示意图及电镜表征

图1: TiO2/C-MoS2复合材料的合成示意图及电镜表征

近日,北京大学工学院郭少军团队在钠离子电池材料研究方面取得进展。该工作通过在钛酸纳米线上包覆二维钼基金属螯合物。随后,通过高温固相原位硫化的方法,构筑TiO2/C-MoS2复合材料。通过原位硫化的方法,在碳纳米片外延生长得到超薄MoS2纳米片,形成特殊的“片上生长片”的多级复合结构(图1: TiO2/C-MoS2复合材料的合成示意图及电镜表征)。这种特殊的多级纳米片结构和材料组合在钠离子电池及隔膜改性的锂硫电池方面表现出优异的性能。其中,最内层一维TiO2纳米线在电化学反应过程中晶体体积变化小,提供稳定的结构支撑基底;中间原位碳化得到的二维碳纳米片层可提高材料的导电性和稳定MoS2纳米片结构;外层垂直生长的MoS2纳米片可大幅提高电极的可逆容量。研究结果表明,得益于三种不同功能材料的协同作用,该复合结构在钠离子电池中具有优异的倍率性能和循环寿命:在8 A g-1的充放电电流密度下,进行长达15000次充/放电循环后,其容量依旧高达169 mAh g-1 ,如右上图所示,(a) 在电流密度为0.1 mV s-1下,复合材料钠离子电池的前三圈的CV曲线图; (b) 不同电极材料的倍率性能比较; (c) 在电流密度为8000 mA g-1下,复合材料钠离子电池的循环性能图。此外,由于该多级复合结构具有较强的多硫化物的化学吸附作用,将其作为多功能隔膜组件可有效缓解锂硫电池的“穿梭效应”。通过简单的涂覆工艺,可得到基于商业聚丙烯隔膜改性的功能化隔膜(TiO2/C-MoS2@PP)。如下图所示,在1.0 C的电流密度下,1500次循环后仍保留有501 mAh g-1。该工作对新一代长寿命、高容量电极材料的设计提供了新的思路和研究方向。研究成果近期以Rational Design of Hierarchical TiO2/Epitaxially Aligned MoS2–Carbon Coupled Interface Nanosheets Core/Shell Architecture for Ultrastable Sodium-Ion and Lithium–Sulfur Batteries为标题发表在国际权威学术期刊《Small Methods》上(doi.org/10.1002/smtd.201800119)。


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发表于 2018-10-13 16:10:20 | 显示全部楼层
日前,北京大学工学院郭少军老师收到英国皇家化学会颁发的证书,当选为英国皇家化学会会士(Fellow of the Royal Society of Chemistry,FRSC)。
英国皇家化学学会(Royal Society of Chemistry)成立于1841年,是世界上历史最悠久的化学学术团体,国际上最有影响的学会之一,国际权威的学术机构。根据专家推荐,学会每年遴选英国及国际上在化学科学研究领域取得出色成就和为推动化学科学发展做出卓越贡献的科学家为其会士。
郭少军,北京大学研究员、博士生导师。主要从事电催化、电池与传感材料研究,在应力/应变调控能源电催化领域取得重要的进展。独立工作后以通讯作者在Science和Nature Reviews Materials等IF>10期刊发表论文70余篇。所发论文已被引23000余次(h指数为80),50篇入选ESI Top 1%高被引论文。曾获全球高被引科学家(2014-2017连续四年入选)、英国皇家化学会会士(2018)、中国青年分析化学家奖(2018)、爱思唯尔中国高被引学者(2017)、中国电化学会青年科学家奖(2017)、国际电化学会应用电化学奖(2016)、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室奥本海默杰出学者和中科院百篇优秀博士论文等。在国际会议做主题/特邀报告20余次。

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发表于 2018-11-10 09:21:24 | 显示全部楼层
郭少军/陈人杰AM:褶皱Ir纳米片完全覆盖多孔碳纳米纤维用于Li-CO2电池
非质子Li-CO2电池是一种新型绿色能源储存转换系统,但由于放电产物Li2CO3的绝缘和不溶性,使电池具有高极化和差循环性,因此设计在充放电过程中降低Li-CO2电池过电位的高效正极催化剂非常重要。北大郭少军与北理陈人杰课题组报道了将超薄高密度褶皱Ir纳米片完全锚定在N掺杂碳纳米纤维表面上(Ir NS-CNF),作为Li-CO2电池正极材料。三点作用:1#超薄的2D褶皱Ir纳米片可以在电化学反应中暴露足够的活性位点;2#因为在充放电过程中产生的自由基物种易于腐蚀碳材料以形成副产物,而Ir纳米片的完全涂层结构可以有效地保护碳基质免受腐蚀;3#Ir纳米片催化剂可以使不溶性放电产物在充电过程中容易分解。这些重要特性使IrNS-CNF作为正极具有迄今为止报道的最小电荷过电位。非原位分析表明,放电过程中,Ir NS-CNF可以极大地稳定无定形中间体(可能是Li2C2O4)并延迟其进一步转变为Li2CO3,充电过程中,可以使Li2CO3易于完全分解,这是提高Li-CO2电池性能的关键。

褶皱Ir纳米片完全覆盖多孔碳纳米纤维用于Li-CO2电池

褶皱Ir纳米片完全覆盖多孔碳纳米纤维用于Li-CO2电池

Xing Y,Yang Y, Li D, et al. Crumpled Ir Nanosheets Fully Covered on Porous Carbon Nanofibers for Long‐Life Rechargeable Lithium–CO2Batteries[J]. Advanced Materials, 2018.
DOI:10.1002/adma.201803124
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201803124

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发表于 2019-5-20 09:10:07 | 显示全部楼层
应力效应与配体效应和协同效应对于电催化活性和稳定性具有十分关键的作用。应力效应会造成d带中心的移动并影响吸附物质的结合能。在电催化条件下,应力效应和配体效应由共同发生作用;但是,随着核/壳结构中壳的厚度或基底上的金属覆盖层的增加,配体效应的衰减和消失先于应力效应。应力效应对电催化活性的影响可以通过调控壳层厚度或原子组分来实现。微应力或者叫做局部晶格应力,是与晶体结构缺陷(如晶界和多孪晶)相关的另外一种应力效应。

金属基能源电催化纳米材料的应力工程

金属基能源电催化纳米材料的应力工程
在本综述中,北京大学郭少军教授课题组对应力效应的起源进行了探究,并基于d带中心模型探讨了应力效应对电催化活性的影响。他们根据应力工程的适用条件将金属纳米晶分为晶格应力相关结构和多缺陷应力诱导结构两大类。此外,他们还分析了应力效应与配体效应的相关性以及应力效应对电催化反应的调节策略。最后,他们用典型实例说明了应力工程如何协助正负极上典型的电催化反应并提出了未来利用应力工程提高电催化活性的潜在研究领域。


Zhonghong Xia, Shaojun Guo et al, Strainengineering of metal-based nanomaterials for energy electrocatalysis. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI: 10.1039/C8CS00846A
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/CS/C8CS00846A#!divAbstract

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发表于 2019-7-21 09:37:44 | 显示全部楼层
在一维碳纳米管中纳米限域金属纳米粒子的结构(M@CNTs)是获得具有独特物理和化学性质的新功能材料的方式,用于各种能量应用并具有增强的性能。在这种独特的结构中,CNT的内腔可以作为纳米反应器,其直径为几纳米,长度为微米。将纳米金属限域在CNT中不仅改善了CNT的局部环境,而且还保护了金属的浸出和聚集。
北京大学郭少军和邹如强团队总结了开发不同功能纳米颗粒的先进纳米限域方法的最新进展,包括金属,金属氧化物,金属硫化物,金属磷化物和金属碳化物等,特别关注它们的催化活性和稳定性,以增强锌空气电池,Li-O2电池和锂离子电池的存储容量,所展示的实施例提供了对用于电催化剂和电极的M@CNT的理解。最后,展望了M@CNT用于电化学能量转换和存储设备方面的挑战和未来前景。

一维碳纳米管

一维碳纳米管

Hassina Tabassum, Asif Mahmood, Bingjun Zhu,Zibin Liang, Ruiqin Zhong, Shaojun Guo, Ruqiang Zou, Recent Advances inConfining Metal-based Nanoparticles into Carbon Nanotubes for ElectrochemicalEnergy Conversion and Storage Devices, Energy Environ. Sci., 2019,
DOI: 10.1039/C9EE00315K
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00315k#!divAbstract

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发表于 2019-8-4 09:29:02 | 显示全部楼层
与高电负性原子(特别是N、O)配位的贵金属单原子经常处于缺电子状态,稳定性差,极大地限制了它们在催化领域的广泛应用。近日,北京大学郭少军等多团队合作,通过PH3和贵金属之间强路易斯酸碱对的相互作用,高效的将贵金属纳米颗粒(MNPs, M = Ru, Rh, Pd)在低温下(400 oC)热解为在g‐C3N4纳米片上的膦配位的单原子(MPSAs)。
实验表征发现,所得到的Pd单原子负载在g‐C3N4纳米薄片上,以PdP2的形式存在,富含电子,在概念上不同于已知的缺电子单原子。DFT模拟表明,P配位提高了MPSAs的4d电子态密度,是MPSAs富电子的主要原因。PdP2负载的g‐C3N4纳米片的富电子特性使其具有高的光催化产H2活性,是最先进的N‐配位的负载在g‐C3N4纳米片上的PdSAs的4倍。该法制备的P配位金属单原子的富电子态增强光催化性能现象在其它贵金属单原子催化剂(如Ru和Rh)中也观察到。

贵金属单原子

贵金属单原子

Peng Zhou, Shaojun Guo*, et al. Themolysis of noblemetal nanoparticle into electron‐rich phosphorus‐coordinated noble metal single atoms at low temperature. Angew.Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201908351
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908351

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发表于 2020-1-11 11:25:50 | 显示全部楼层
经中国化学会-英国皇家化学会青年化学奖评审委员会审议,中国化学会奖励工作委员会决议,决定授予北京大学工学院郭少军研究员第七届中国化学会-英国皇家化学会青年化学奖。评审委员会给出的授奖理由为:“提出材料应变调控催化新思路,解决燃料电池和氢能催化剂低活性难题”。
中国化学会-英国皇家化学会青年化学奖设立于2007年,由中国化学会和英国皇家化学会共同设立。旨在为青年化学工作者提供奖励机会,鼓励中国青年科研工作者在科研工作中开拓创新、积极进取。此项奖励每两年评选一次,每次奖励优秀化学工作者4名。
郭少军现为北京大学材料科学与工程系及能源与资源工程系研究员、博士生导师。2005年获吉林大学化学学士学位;2011年获中国科学院长春应用化学研究所博士学位;2011至2013年在布朗大学从事博士后研究工作;2013至2015年在美国阿拉莫斯国家实验室担任奥本海默学者;2015年回国在北京大学工学院开展教学科研工作。主要从事能源材料化学研究,聚焦于电化学催化与储能电池,针对商品化催化剂存在催化活性低和稳定性差等瓶颈问题,在纳米/亚纳米/原子尺度催化新材料精准制备,表界面微观结构与催化性能构效关系以及提升能源电催化性能等方面开展研究,取得突出成绩。曾获首届科学探索奖、英国皇家化学会会士、Journal of Materials Chemistry 讲座奖、北京首届杰青、国际电化学会应用电化学奖和中国电化学会青年奖等奖励。兼任Chinese Chemical Letters 和ACS Omega 副主编,Science China Materials, Science Bulletin, Journal of Energy Chemistry, Energy Chem、Chem Nano Mat 等期刊编委/顾问编委。兼任北京化学会理事等学术职务。

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