复旦大学高分子科学系徐宇曦青年研究员

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徐宇曦  青年研究员
上海市杨浦区邯郸路220号 复旦大学高分子科学系
电话：021-65642801
传真：021-65640293
邮箱：xuyuxi@fudan.edu.cn
主页：http://www.polymer.fudan.edu.cn/ ... %20GROUP/index.html
教育和工作经历
2003-2007        武汉大学化学与分子学科学院        理学学士
2007-2011        清华大学化学系        理学博士
2011-2015        加州大学洛杉矶分校        博士后
2015-至今        复旦大学高分子科学系        青年研究员


研究兴趣
共轭高分子和碳纳米材料的化学制备、可控组装及其在能源、环境和生物医学中的应用


近年代表性论文
Xu YX, Shi GQ, Duan XF. Self-Assembled Three-Dimensional Graphene Macrostructures: Synthesis and Applications in Supercapacitors, Acc. Chem. Res. 2015, 48, 1666–1675.
Xu YX, Chen CY, Zhao ZP, Lin ZY, Xu X, Lee C, Chen W, Huang Y, Duan XF. Solution Processable Holey Graphene Oxide and Its Derived Macrostructures for High-Performance Supercapacitors, Nano Lett. 2015, 15, 4605–4610.
Xu YX, Lin ZY, Zhong X, Papandrea B, Huang Y, Duan XF. Solvated Graphene Frameworks as High-Performance Anodes for Lithium-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 5345–5350
Xu YX, Lin ZY, Zhong X, Huang XQ, Weiss NO, Huang Y, Duan XF. Holey Graphene Frameworks for Highly Efficient Capacitive Energy Storage, Nat. Commun.2014, 5, 4554
Xu YX, Lin ZY, Huang XQ, Wang Y, Huang Y, Duan XF. Functionalized Graphene Hydrogels Based High-Performance Supercapacitors, Adv. Mater. 2013, 25, 5779–5784
Xu YX, Lin ZY, Huang XQ, Liu Y, Huang Y, Duan XF. Flexible Solid-State Supercapacitors Based on Three-Dimensional Graphene Hydrogel Films, ACS Nano, 2013, 7, 4042–4049
Xu YX, Wu Q, Sun YQ, Bai H, Shi GQ. Three-Dimensional Self-Assembly of Graphene Oxide and DNA into Multifunctional Hydrogels, ACS Nano, 2010, 4, 7358–7362
Xu YX, Sheng KX, Li C, Shi GQ. Self-Assembled Graphene Hydrogel via a One-Step Hydrothermal Process, ACS Nano, 2010, 4, 4324–4330
Xu YX, Zhao L, Bai H, Hong WJ, Li C, Shi GQ. Chemically Converted Graphene Induced Molecular Flattening of 5,10,15,20-Tetrakis(1-methyl-4-pyridinio)porphyrin and Its Application for Optical Detection of Cadmium(II) Ions, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13490–13497
Xu YX, Bai H, Lu GW, Li C, Shi GQ. Flexible Graphene Films via the Filtration of Water-Soluble Noncovalent Functionalized Graphene Sheets, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5856–5857


代表性荣誉与奖励
上海市东方学者特聘教授（2015）
教育部自然科学一等奖（第二完成人，2013）
清华大学优秀博士论文（2011）
教育部博士生学术新人奖（2010）

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复旦大学徐宇曦研究员团队：超小金属有机框架纳米晶的制备及其高效电化学储能

金属有机框架(MOF)材料由于其具有高的比表面积和孔体积以及孔尺寸及结构易于调节而广泛的运用在能源和环境等诸多领域上。尤其是当MOF材料降低到纳米尺寸，其物理化学性质会发生巨大变化，因此制备超小MOF材料并将其运用于能源存储，对于解决当今能源问题具有重大的意义。但是当前制备超小纳米颗粒的方法如激光、电化学、焦耳热、原子/分子沉积等因其极端的反应条件或者对分子内在结构的要求均不适用于MOF材料。因此，寻找一种简单、环保、普适性的制备超小MOF材料的方法显得尤为重要。

图1. 材料制备过程

复旦大学徐宇曦研究员团队开发了一种简单的“热辅助的空间限域粉化”方法成功制备出sub-5 nm的超小MOF纳米晶。如图1所示，通过静电及络合作用，首先在氧化石墨烯(GO)表面生长尺寸分布均匀（~100 nm）的MOF颗粒；然后在其表面通过原位聚合方法包覆导电高分子材料（PPy）；将所得的GO/Co-MOFs/PPy（GCP）复合材料在350 oC空气中煅烧2 h，就可以得到超薄氮掺杂碳/石墨烯（NC/G）层包覆的超小MOF纳米晶(GCP350)。




该复合材料的独特结构使其具有以下优点：
（1）超小纳米晶具有较大的比表面积，可以显著地提高电解液与活性物质的接触面积，有效降低锂离子及电子传输距离；
（2）超小纳米晶可以提供更多的活性位点，有效提高活性材料利用率；
（3）超小纳米晶之间的空隙及表面包覆的NC/G可以有效缓解锂离子电池充放电过程中的体积变化，提高其循环稳定性；
（4）相互连通的导电多孔NC/G框架可以促进电子/离子在整个复合材料内部的高速传输。


基于以上优点，该复合材料做为锂离子电池的自支撑负极展示出极好的电化学性能：在0.1 A g-1的电流密度下，可逆比容量高达1301 mAh g-1；当电流密度提高到40 A g-1，比容量依然达到494 mAh g-1，显示出卓越的倍率性能；在10 A g-1电流密度下循环2000圈，容量保持率达到98.6%，每圈比容量衰减速率仅为0.0007%。该超小MOF纳米晶复合材料的电化学性能远远超过了之前报道的其它MOF锂电负极材料。


该项工作提出了一种简捷的制备超小MOF纳米晶的方法。通过选择合适的包覆层及恰当的煅烧温度，该方法将可以应用于其它MOF材料，具有较好的普适性，为制备超小功能MOF材料及其在高效能源存储与转化方面的应用提供了新途径。该工作是徐宇曦团队在石墨烯/MOF功能复合物方面（Chem. Eur.-J., 2017, 23, 8358；ACS Nano, 2017, 11, 5140；J. Mater. Chem. A, 2018, DOI: 10.1039/C7TA11111H.）取得的又一进展，论文近期发表在期刊《ACS Nano》上。


全文链接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.8b01488

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报告：徐宇曦研究员“三维石墨烯宏观多孔结构”
徐研究员围绕三维多孔石墨烯纳米复合物的制备、结构及其电容性能的研究展开。报告介绍了利用几种基于常见的功能分子（如聚苯胺、聚吡咯、PNIPAM）与石墨烯之间的相互作用，成功构建了不同结构特点和功能特色的三维多孔石墨烯多孔复合物，并且揭示了这些新颖的复合物在提高储能材料性能方面的作用机制。

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2018自然科学基金面上项目-基于三维石墨烯/介孔金属有机框架纳米复合材料的高性能锂硫电池研究
批准号        51873039        学科分类        ( )
负责人        徐宇曦        职称                单位名称        复旦大学
资助金额        59万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日