广州大学牛利

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牛利，广州大学教授，国家杰出青年基金获得者，中组部万人计划领军人才、中国科学院百人计划、国家科技部“中青年科技创新领军人才”、国务院特殊津贴获得者、芬兰ÅBO科技大学兼职教授。主要研究方向包括化学传感分析、材料电化学、光谱电化学及分析仪器化设计等。设计合成多种新型基于碳纳米、离子液体、金属纳米粒子及导电聚合物为主体的纳米结构复合材料，面向环境水体及公共安全等领域开发多种电分析化学传感器件，结合电子工程和软件工程技术，研制多种新型分析检测/监测仪器设备。近年来已在J. Am. Chem. Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Adv.Mater.,Anal.Chem.,等国内外核心刊物发表科研论文200余篇，他引9000余次，申请及授权国家发明专利40余项。在国内外学术会议上做大会报告和邀请报告50余次（详见http://lniu.ciac.jl.cn）。承担多项国家科技部、国家自然科学基金委、中国科学院及地方科研项目。
牛利，1968年出生。
教育及工作经历：
1988.09-1992.07吉林大学 学士
1992.09-1995.07吉林大学 硕士
1995.09-1998.12中国科学院长春应用化学研究所 博士
1999.01-2003.04芬兰Åbo Akademi大学 高级访问学者
2003.05-2017.10中国科学院长春应用化学研究所 研究员
2017.11至今 广州大学 教授

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2019自然科学基金面上项目-离子电化学传感分析及海洋营养盐实时监测
批准号        21974031        学科分类        ( )
项目负责人        牛利        负责人职称                依托单位        广州大学
资助金额        65.00万元        项目类别        面上项目        研究期限        2019 年 09 月 08 日 至2019 年 09 月 08 日

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2019年12月22日下午3点，理学之美第227讲在北京科技大学化生楼212顺利召开，本次讲座邀请到了中国科学院长春应用化学研究所/广州大学牛利教授。
本次讲座由化生学院长李正平教授主持并介绍主讲人牛利教授。牛利教授以“石墨烯-化学制备及应用探索”为题，介绍了基于石墨烯的单层共轭碳原子结构特征，从石墨源出发，发展了多种石墨烯制备技术方法，确证了这样制备石墨烯材料的化学结构特征，并进一步探索了其化学修饰作用机理及界面修饰的技术方法；通过化学接枝、物理吸附、杂化修饰、异原子掺杂等技术手段，对石墨烯材料进行了多种功能化，将多种小分子、大分子、纳米颗粒等与石墨烯材料相结合，合成制备了多种石墨烯复合纳米组分材料，并实现了石墨烯及薄膜材料的宏量制备；以此为基础，利用其独特的力学、电学、光学等特性，探索了石墨烯纳米组分在生物传感、化学传感、复合材料、光电器件等方面的应用。牛利教授，1998年在中国科学院长春应用化学研究所获得博士博士学位。1999-2003年预在芬兰Åbo Akademi大学从事博士后研究。2003-现在在中科院长春应用化学研究所从事研究员。2018-现在在广州大学任教授。国家杰出青年科学基金获得者；英国皇家化学会会士 (FRSC)；中国科学院“百人计划”；国家“万人计划”领军人才。日本北海道大学催化研究中心JSPS访问教授、吉林大学、临沂大学兼职教授、日本国立材料研究所NIMS访问教授、丹麦技术大学客座教授。已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Anal. Chem.等国内外核心刊物发表科研论文270余篇，他人引用11000余次，申请国家发明专利60余项，撰写中英文专著4部。在国内外学术会议上做大会报告和邀请报告60余次。

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电化学发光 (electrochemiluminescence, ECL)——又称为电致化学发光 (electrogenerated chemiluminescence)——是发生在电极表面附近的电化学反应产生激子并辐射出光的一种电化学-光物理过程。除了用于发光显示、可穿戴发光纤维器件等领域，ECL 在分析化学、生命和环境科学等主题的应用也受到越来越广泛的关注和认可。

        与化学发光 (CL) 或光致发光 (PL) 等方法相比，ECL 具有超低背景信号、高灵敏度、多维度信号提取和应用等突出优点。近年来，由唐本忠院士团队提出并推动的聚集诱导发光 (aggregation-induced emission, AIE) 材料由于优异的光电性质而受到 ECL 从业者的关注。特别是自 2017 年 De Cola 课题组在 JACS 上首次报道了具有 AIE 特性的金属配合物类 ECL 试剂以来，发展具有 AIE 特性的纯有机 ECL 探针体系，成为 ECL 行业的一个热点研究方向。这将为发展廉价、低毒、生物相容性好、且高敏感性有机 ECL 检测传感平台，提供一项十分有发展前景的选择。
       然而，据调研发现，目前报道的纯有机小分子、高分子、团簇分子、纳米粒子等 AIE 型有机 ECL 发光体，其 ECL 效率仍旧处于较低的水平。例如以四苯基乙烯为 AIE 框架的有机 ECL 体系，效率均不高，显著低于联吡啶钌参比物。深入的机理研究可以发现，这些纯有机 AIE 型 ECL 探针体系属于传统的荧光发光机制，在 ECL 发光效率上超越金属配合物型的吡啶钌参比物和金属配合物类的 AIE 型 ECL 发光体系，存在理论上的不可实施性。因此，从原理认识出发开发全新体系，破除当前有机 AIE 型 ECL 性能发展的阻碍，显得十分必要。
       基于上述背景，广州大学的牛利教授、张保华教授等联合华南理工大学的赵祖金教授和唐本忠院士，提出采用具有聚集诱导延迟荧光性质 (aggregation-induced delayed fluorescence, AIDF) 的新型 AIE 发光材料来构筑纯有机 ECL。
        不同于以往文献所采用的荧光型 AIE 发光试剂只能利用单线态激子（约占总激子形成比例的 25%）实现 ECL 发光，这种新型 AIDF 发光试剂的特色在于能够基于热活化延迟荧光机制，理论上能够实现全部单线态激子（约占总激子形成比例的 25%）和三线态激子（约占总激子形成比例的 75%）的 ECL 发光。这为有机 AIE-ECL 体系实现全激子电化学发光利用，提供了一条有效的途径。
        为了验证该概念的有效性，作者选取了经典四苯基乙烯衍生物 TPE-TAPBI 分子做为传统荧光型 AIE-ECL 的基准样，具有 AIDF 光物理属性的 mCP-BP-PXZ 做为新型 AIE-ECL 探索体系的对照样。
        首先通过光物理属性，作者验证了二者截然不同的光物理属性。随后，通过预聚集溶液工作电极涂覆成膜的方式，作者分别制备了基于 TPE-TAPBI 分子和 mCP-BP-PXZ 分子的自聚集组装薄膜。光物理显示二者自组装薄膜的光物理属性与各自溶液聚集态行为保持一致。
        随后，作者平行制备了基于三正丙胺为共反应试剂的“氧化-还原型”共反应剂型 ECL 发光电化学池。电化学和电化学发光测试结果显示，二者的电化学发光行为与二者的荧光光物理行为规律保持一致。这表明对于二者而言，光物理属性直接决定二者各自的 ECL 发光属性。
        对于 mCP-BP-PXZ 分子来说，AIDF 的光物理属性使其首次构筑成为 AIDF-ECL 型的电化学发光体。对于工作电极固载的 mCP-BP-PXZ 薄膜和 TPE-TAPBI 薄膜，二者的荧光量子产率分别为 28.3% 和 34.0%。然而，在 ECL 效率方面，相比于 TPE-TAPBI 参比样品 (100%)，mCP-BP-PXZ 的相对 ECL 效率则高达 540%。这充分表明 AIDF 机制对于提升 AIDF 型分子 ECL 效率的有效性。
       进一步的研究还验证了基于 AIDF 型分子 mCP-BP-PXZ 在水相 ECL 测试环境下的 ECL 稳定性和对共反应试剂高浓度下的耐受性。这表明基于 mCP-BP-PXZ 分子，适用与开展水相有机 ECL 的传感检测应用研究。
       总之，该工作提出了 AIDF-ECL 的新概念，基于模型分子和对比实验充分验证了其有效性。作者还对可能的工作机理予以了推理。相关工作将对有机 ECL 试剂的开发提供新的解决思路。该成果以“Aggregation-induced delayed fluorescence luminogens: the innovation of purely organic emitters for aqueous electrochemiluminescence” 为题，发在在英国皇家学会旗舰期刊 Chemical Science 上，并被选为期刊的外封面文章 (Front Cover)。

xiehui

储能装置在间歇性可再生能源的利用中发挥着关键作用，使用电化学储能的可充电电池在该领域受到了极大的关注。其中，水性碱性可充电电池由于具有高导电性、低价格和高安全性等优点，被认为是电化学储能装置的重要选择之一。然而，尽管众多研究对水系碱性电池的正极材料给予了最多的关注，但负极材料的发展受到限制。虽然具有高理论容量的锌金属被认为是水系碱性电池的理想的负极材料，但是在碱性电解液中的锌金属阳极不可避免地受到枝晶生长和强腐蚀的影响。此外，铁或氧化铁也被作为水系碱性电池的负极材料，但是容量低，导电性差。因此，开发出新的高性能水系碱性电池的负极材料对于实现水系碱性电池的实际应用具有十分重要的意义。

      广州大学牛利教授带领的分析科学技术研究中心团队通过静电纺丝和高温煅烧过程成功地将高度分散的超小Bi纳米颗粒包裹在富氮多空纳米碳纤维中（Bi@NPCF）得到高性能水系碱性电池负极材料。通过调整静电纺丝溶液中二氰二胺的含量可以得到不同氮含量的碳纤维包覆Bi纳米颗粒结构，证明了外层碳壳中的N掺杂结构与Bi纳米颗粒核之间的相互作用提高了电极材料的容量。此外，在碳基体中具有高度分散的超小Bi纳米颗粒（<20 nm）的核结构在电极的循环稳定性方面起着至关重要的作用。电化学测试显示Bi@NPCF在3 A g-1时比容量可以达到196.1 mAh g-1和超长的循环稳定性（在20 A g-1时经10 000 次循环后容量保留了116.95%）。


       论文信息：
       Bismuth Nanoparticles Encapsulated in Nitrogen-Rich Porous Carbon Nanofibers as a High-Performance Anode for Aqueous Alkaline Rechargeable Batteries
       Kai Zhou, Shuai Wang, Xinying Guo, Guixiang Zhong, Zhenbang Liu, Yingming Ma, Haoyu Wang, Yu Bao*, Dongxue Han, Li Niu*
       Small
       DOI: 10.1002/smll.202105770
       原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202105770

goupi

4 月22日，俄罗斯工程院院长B.V.Gusev向我院牛利教授发来贺信，祝贺他当选俄罗斯工程院外籍院士，并希望他为中俄两国的持续发展开展创造性和富有成效的科学和技术合作。该届新当选院士由俄罗斯工程院中国中心于2021年统一推荐，俄罗斯工程院按照程序进行评选，由于疫情影响延至今年4月召开本次年会。这是历年来华人专家当选最多的一次，也是中俄两国建立新时代全面战略协作伙伴关系、共同举办中俄科技创新年活动结出的又一硕果。
       牛利教授现为我院分析科学技术研究中心主任，国家杰出青年基金获得者，国家“万人计划”领军人才，英国皇家化学会会士，国际先进材料学会会士。曾获吉林省自然科学学术成果二等奖、吉林省科学技术一等奖，获得中国侨界贡献一等奖。
         俄罗斯工程院是由俄罗斯科学院、科工部、国防部等部门联合于1990年成立的科学机构，它是俄罗斯三大跨行业科学机构之一。