南京工业大学先进材料研究院霍峰蔚

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霍峰蔚,博士，南京工业大学教授。本科硕士毕业于吉林大学，之后赴美国西北大学化学系攻读博士。毕业后于2010年开始任教于新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院。2014年回国，加入南京工业大学。霍教授课题组集中在金属有机框架材料、纳米科学、纳米催化及柔性电子等研究领域。近几年来，以第一作者或通讯作者身份先后在Science、Nature Nanotechnology、Nature Chemistry、Nature Communications、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition等国际知名期刊上发表研究论文百余篇，SCI引用5000余次。荣获国家杰出青年基金、仪器专项、国家面上基金、江苏省杰出青年基金等科研项目的支持。

霍峰蔚,南京工业大学 先进材料研究院 副院长

国家杰出青年科学基金

联系方式：

地址：南京市新模范马路5号 南京工业大学丁家桥校区

邮编：210009

Email: iamfwhuo@njtech.edu.cn

课题组主页：http://fwhuogroup.org/

工作经历：

2014年-至今     南京工业大学 教授 博士生导师

2010年-2014年  南洋理工大学（新加坡）Tenure-track助理教授

教育经历：

1995年-1999年  吉林大学        学士

1999年-2002年  吉林大学        硕士

2003年-2009年  西北大学（美国）博士

研究方向：

多孔配位聚合物复合材料、选择性催化、能源存储、柔性电子器件

主要成绩：

霍峰蔚教授研究小组提出了新颖的多孔配位物复合材料的设计与合成理念，通过将功能材料包覆在多孔配位聚合物晶体之中，巧妙地结合了功能材料的特性和多孔配位聚合物的特性，为这种复合材料进一步应用研究提供了新的思路与平台。近几年来，以第一作者或通讯作者身份先后在Science、Nature Nanotechnology、Nature Chemistry、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition等国际知名期刊上发表研究论百余篇、SCI引用3000余次。荣获国家杰出青年基金、国家面上基金、江苏省特聘教授、江苏省杰出青年、江苏省双创人才等人才和科研项目的支持。

代表性工作：

1.    Wenxian Liu, Jijiang Huang,Qiu Yang,Shiji Wang,Xiaoming Sun, Weina Zhang,Junfeng Liu,*and Fengwei Huo*, Multi-shelled Hollow Metal-Organic Frameworks, Angew. Chem. Int. Ed.,2017, 56, 5512-5516.

2.    Jinju Guan, Yu Hu, Yu Wang, Hongfeng Li, Zhiling Xu, Tao Zhang, Peng Wu, Suoying Zhang, Gengwu Xiao, Wenlan Ji, Linjie Li, Meixuan Zhang, Yun Fan, Lin Li,Bing Zheng, Weina Zhang, Wei Huang,* and Fengwei Huo*, Controlled Encapsulation of Functional Organic Molecules within Metal-Organic Frameworks: In Situ Crystalline Structure Transformation. Adv. Mater. 2017, 29. 1606290(1-5).

3.    Qiu Yang, Wenxian Liu, Bingqing Wang, Weina Zhang, Xiaoqiao Zeng, Cong Zhang, Yongji Qin, Xiaoming Sun, Tianping Wu, Junfeng Liu*, Fengwei Huo*, and Jun Lu*, Regulating the spatial distribution of metal nanoparticles within metal-organic frameworks to enhance catalytic efficiency. Nature Commun. 2017, 8. DOI: 10.1038/ncomms14429.

4.    Yaqing Liu, Hong Wang, Wenxiong Shi, Weina Zhang, Jiancan Yu, Bevita K. Chandran, Chenglong Cui, Bowen Zhu, Zhiyuan Liu, Bin Li, Chenguang Zhang, Cai Xu, Shuzhou Li, Wei Huang, Fengwei Huo*, Xiaodong Chen*. Alcohol  mediated  resistance  switching  device based  on metal-organic frameworks. Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, DOI: 10. 1002/anie. 201602499.

5.    Weina Zhang, Yayuan Liu, Lu Guang, Yong Wang, Shaozhou Li, Chenglong Cui, Jin Wu, Zhiling Xu, Danbi Tian, Wei Huang, Joseph S. DuCheneu, Wei D. Wei, Hongyu Chen, Yanhui Yang, Fengwei Huo*. Mesoporous Metal–organic frameworks with size-, shape-, and space-distribution-controlled pore structure. Adv. Mater., 2015, 27(18): 2923-2929.

6.    Weina Zhang, Guang Lu, Chenglong Cui, Yayuan Liu, Shaozhou Li, Wenjin Yan, Chong Xing, Yonggui Robin Chi, Yanhui Yang, Fengwei Huo*. A Family of metal-organic frameworks exhibiting size-selective catalysis with encapsulated noble-metal nanoparticles. Adv. Mater., 2014, 26, 4056–4060.

7.    Yayuan Liu, Weina Zhang, Shaozhou Li, Chenglong Cui, Jin Wu, Hongyu Chen, Fengwei Huo*. Designable yolk–shell nanoparticle@MOF petalous heterostructures, Chem. Mater., 2014, 26, 1119–1125.

8.    Guang Lu, Shaozhou Li, Zhen Guo, Omar K. Farha, Brad G. Hauser, Xiaoying Qi, Yi Wang, Xin Wang, Sanyang Han, Xiaogang Liu, Joseph S. DuCheneu, Hua Zhang, Qicun Zhang, Xiaodong Chen, Jan Ma, Say Chye Joachim Loo, Wei D. Wei, Yanhui Yang, Joseph T. Hupp*, Fengwei Huo*. Imparting functionality to a metal–organic framework material by controlled nanoparticle encapsulation. Nature Chem., 2012, 4, 310-316.

9.    Shaozhou Li, Wenxiong Shi, Guang Lu, Shuzhou Li, Say Chye Joachim Loo, Fengwei Huo*. Unconventional nucleation and oriented growth of ZIF-8 crystals on non-polar surface. Adv. Mater., 2012, 24, 5954-5958.

10.  Fengwei Huo, Gengfeng Zheng, Xing Liao, Louise R. Giam, Jinan Chai, Xiaodong Chen, Wooyoung Shim, Chad A. Mirkin*. Beam pen lithography. Nature Nanotechnol., 2010, 5, 637-640.

11.  Fengwei Huo, Zijian Zheng, Gengfeng Zheng, Louise R. Giam, Hua Zhang, Chad A. Mirkin*. Polymer pen lithography. Science, 2008, 321, 1658-1660.

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主题:   CALM TALK | 099 金属有机框架纳米复合材料
主讲人:   霍峰蔚 博士
地点:   东华大学先进低维材料中心学术交流室（松江校区2号学院楼西2632）
时间:   2019-01-10 15:00:00
组织单位:   先进低维材料中心
报告人简介：霍峰蔚博士，本科硕士毕业于吉林大学，之后赴美国西北大学化学系攻读博士。毕业后于2010年开始任教于新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院。2014年回国，加入南京工业大学。霍教授课题组集中在金属有机框架材料、纳米科学、纳米催化及柔性电子等研究领域。近几年来，以第一作者或通讯作者身份先后在Science、Nature Nanotechnology、Nature Chemistry、Nature Communications、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition等国际知名期刊上发表研究论文百余篇，SCI引用5000余次。荣获国家杰出青年基金、仪器专项、国家面上基金、江苏省杰出青年基金等科研项目的支持。


报告摘要：金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）由于其种类多样性，孔道可调性，结构易功能化和比表面积大等优势，已在能源气体存储、化学物种分离、催化、传感器和生物医学等领域展现出广阔的应用前景。提高和拓展MOFs的性能一直是该领域的重要目标和挑战。该领域传统的研究思路是通过合成新配体或改变配位方式，以期提高MOFs的性能，获得新型结构的MOFs材料。然而随着大量的有机配体被设计合成出来，寻找用于构筑MOFs的新配体变得越来越具有难度和挑战性，并且由此合成的MOFs的稳定性也通常不是很理想，因此传统研究思路限制了MOFs领域的发展。我们选择跳出传统研究思路，以已知性能稳定的MOFs结构为平台，致力于探索简单、普适的新方法，将具有独特性能的纳米材料、功能分子、生物分子等用MOFs进行有效包覆，创制MOFs纳米复合材料体系，实现选择性催化等功能。

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金属有机框架（metal-organic frameworks, MOFs）材料载体负载贵金属纳米颗粒（metal nanoparticles, MNPs）作为催化剂在各种催化反应中展现出了优异的性能。MNPs与MOFs中结合位点的相互作用能够调节MNPs表面电子性质，发挥协同作用，从而提升催化剂的反应活性和选择性。MOFs作为一种晶体材料，其不同活性位点的差异对于MNPs电子性质的调节显然存在差异。而在MNPs/MOFs催化剂的制备过程中，MNPs通常随机分布在MOFs结构中，导致催化剂中多种类型的催化活性位点的共存。明晰MOFs不同活性位点对MNPs的影响，开发恰当的MNPs负载方式精细调控其在MOFs材料上的结合位点，揭示催化剂性质与结合位点的关系，是进一步提高MOFs复合材料催化性能的关键问题之一。

       近日，南京工业大学霍峰蔚课题组提出了一种通过精细控制MNPs在MOFs结合位点上的生长行为的策略，实现了一系列MNPs在MOFs纳米片上位点选择性负载。他们认为，与三维MOFs结构相比，二维MOF纳米片由于具有超高的不饱和配位点和相对简单的配位模式，可以作为研究MOFs上MNPs负载过程的理想模型。为了探索MNPs在MOFs纳米片的负载过程，以CuBDC纳米片为例，研究人员探究了金MNPs成核与生长的多种影响因素，如前驱体浓度、反应时间、表面活性剂修饰等，实现了对MNPs在CuBDC边缘或表面的可控分布。通过实验和密度泛函理论计算证实了MOFs结构中边缘不饱和配位的金属位点是MNPs负载的优先成核位点。在金属离子浓度较低的情况下，MNPs更倾向于在MOFs边缘成核和生长。随着金属离子前驱体浓度的提高，由于边缘结合位点数量有限，不能吸引更多的金属离子，因此金属离子在MOFs的表面吸附逐渐增多。而在MNPs合成和负载中广泛使用的表面活性剂PVP则会与MOFs结合位点间存在竞争关系，使得MNPs的负载失去位点选择性，进而随机分布在二维MOFs的表面上。该生长调控策略也同样适用于其他MNPs和MOFs结构，如Au NPs/CoBDC、Pt NPs/CoBDC、Pd NPs/CoBDC、Au NPs/ZnBDC、Pt NPs/ZnBDC和Pd NPs/ZnBDC。在电催化应用中，负载在MOFs边缘的Pt NPs比负载在MOFs表面上的Pt NPs表现出了更高的氢气析出反应（hydrogen evolution reaction, HER）活性，证明了MOFs不同活性位点对于MNPs性质调控的差异性。研究者相信，这一工作通过精细调控客体功能分子的负载位置提高了催化剂的性能，为MOFs复合材料的设计开辟了一条新的思路。


       论文信息：
       Binding Site Effect in Metal-Organic Frameworks for Property Regulation of Metal Nanoparticles
       Peng Wu, Yu Shen, Hongfeng Li, Wenxiong Shi, Lulu Zhang, Ting Pan, Wenbo Pei, Weina Zhang*, Fengwei Huo*
       Small Structures,DOI: 10.1002/sstr.202000119

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金属有机框架（metal-organic frameworks, MOFs）材料载体负载贵金属纳米颗粒（metal nanoparticles, MNPs）作为催化剂在各种催化反应中展现出了优异的性能。MNPs与MOFs中结合位点的相互作用能够调节MNPs表面电子性质，发挥协同作用，从而提升催化剂的反应活性和选择性。MOFs作为一种晶体材料，其不同活性位点的差异对于MNPs电子性质的调节显然存在差异。而在MNPs/MOFs催化剂的制备过程中，MNPs通常随机分布在MOFs结构中，导致催化剂中多种类型的催化活性位点的共存。明晰MOFs不同活性位点对MNPs的影响，开发恰当的MNPs负载方式精细调控其在MOFs材料上的结合位点，揭示催化剂性质与结合位点的关系，是进一步提高MOFs复合材料催化性能的关键问题之一。

       近日，南京工业大学霍峰蔚课题组提出了一种通过精细控制MNPs在MOFs结合位点上的生长行为的策略，实现了一系列MNPs在MOFs纳米片上位点选择性负载。他们认为，与三维MOFs结构相比，二维MOF纳米片由于具有超高的不饱和配位点和相对简单的配位模式，可以作为研究MOFs上MNPs负载过程的理想模型。为了探索MNPs在MOFs纳米片的负载过程，以CuBDC纳米片为例，研究人员探究了金MNPs成核与生长的多种影响因素，如前驱体浓度、反应时间、表面活性剂修饰等，实现了对MNPs在CuBDC边缘或表面的可控分布。通过实验和密度泛函理论计算证实了MOFs结构中边缘不饱和配位的金属位点是MNPs负载的优先成核位点。在金属离子浓度较低的情况下，MNPs更倾向于在MOFs边缘成核和生长。随着金属离子前驱体浓度的提高，由于边缘结合位点数量有限，不能吸引更多的金属离子，因此金属离子在MOFs的表面吸附逐渐增多。而在MNPs合成和负载中广泛使用的表面活性剂PVP则会与MOFs结合位点间存在竞争关系，使得MNPs的负载失去位点选择性，进而随机分布在二维MOFs的表面上。该生长调控策略也同样适用于其他MNPs和MOFs结构，如Au NPs/CoBDC、Pt NPs/CoBDC、Pd NPs/CoBDC、Au NPs/ZnBDC、Pt NPs/ZnBDC和Pd NPs/ZnBDC。在电催化应用中，负载在MOFs边缘的Pt NPs比负载在MOFs表面上的Pt NPs表现出了更高的氢气析出反应（hydrogen evolution reaction, HER）活性，证明了MOFs不同活性位点对于MNPs性质调控的差异性。研究者相信，这一工作通过精细调控客体功能分子的负载位置提高了催化剂的性能，为MOFs复合材料的设计开辟了一条新的思路。
       论文信息：
       Binding Site Effect in Metal-Organic Frameworks for Property Regulation of Metal Nanoparticles
       Peng Wu, Yu Shen, Hongfeng Li, Wenxiong Shi, Lulu Zhang, Ting Pan, Wenbo Pei, Weina Zhang*, Fengwei Huo*
       Small Structures
       DOI: 10.1002/sstr.202000119