天津大学材料学院先进金属材料研究所钟澄

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钟澄，天津大学教授（国家万人计划青年拔尖人才、国家优秀青年科学基金获得者）。2004年获得复旦大学学士学位，2009年复旦大学博士学位。之后在上海交通大学任助理研究员、副教授，2014年加入天津大学任副教授，2017年晋升教授。研究方向：材料的电化学冶金制备科学及其应用，能源新材料与电池电化学研究。



钟澄 教授
金属材料
电话： 无
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研究所： 先进金属材料研究所

钟澄博士，天津大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。

教育背景：2000/9–2004/7，复旦大学，电子科学与技术专业，理学学士；2004/9–2009/6，复旦大学，物理电子学专业，理学博士 。

研究方向: 1、材料的电化学冶金制备科学及其应用；2、能源新材料与电池电化学研究。

标志性成果

一、部分发表论文（本课题组指导的所有本科生，均有第一作者SCI论文发表，由于有良好的论文发表记录，相关学生获得了国家重要奖学金、保研至包括国内和国外的知名高校等，欢迎有志学生联系）：
1、Y. Li, C. Zhong, J. Liu, X. Zeng, S. Qu, X. Han, Y. Deng, W. Hu, J. Lu, Atomically Thin Mesoporous Co3O4 Layers Strongly Coupled with N-rGO Nanosheets as High-Performance Bifunctional Catalysts for 1D Knittable Zinc-Air Batteries, Advanced Materials, 30 (2018) 1703657

2、Y. Kou, J. Liu, Y. Li, S. Qu, C. Ma, Z. Song, X. Han, Y. Deng, W. Hu, C. Zhong, Electrochemical Oxidation of Chlorine-Doped Co(OH)2 Nanosheet Arrays on Carbon Cloth as a Bifunctional Oxygen Electrode, ACS Applied Materials & Interfaces, 10 (2018) 796-805.

3、X. Chen, C. Zhong, B. Liu, Z. Liu, X. Bi, N. Zhao, X. Han, Y. Deng, J. Lu, W. Hu, Atomic Layer Co3O4 Nanosheets: The Key to Knittable Zn-Air Batteries, Small, 10.1002/smll.201702987 (2018).

4、S. Qu, Z. Song, J. Liu, Y. Li, Y. Kou, C. Ma, X. Han, Y. Deng, N. Zhao, W. Hu, C. Zhong, Electrochemical approach to prepare integrated air electrodes for highly stretchable zinc-air battery array with tunable output voltage and current for wearable electronics, Nano Energy, 39 (2017) 101-110.

5、Z. Liu, C. Ma, J. Liu, X. Chen, Z.S. Song, W.B. Hu, C. Zhong, Studies on the Electrochemical Stability of Preferentially (100)-Oriented Pt Prepared through Three Different Methods, ChemElectroChem, 4 (2017) 66-74.

6、J. Liu, X. Fan, X. Liu, Z. Song, Y. Deng, X. Han, W. Hu, C. Zhong, Synthesis of Cubic-Shaped Pt Particles with (100) Preferential Orientation by a Quick, One-Step and Clean Electrochemical Method, ACS Applied Materials & Interfaces, 9 (2017) 18856-18864.

7、S. Li, H. Chen, J. Liu, Y. Deng, X. Han, W. Hu, C. Zhong, Size- and Density-Controllable Fabrication of the Platinum Nanoparticle/ITO Electrode by Pulse Potential Electrodeposition for Ammonia Oxidation, ACS Applied Materials & Interfaces, 9 (2017) 27765-27772.

8、X.P. Han, X.Y. Wu, C. Zhong, Y.D. Deng, N.Q. Zhao, W.B. Hu, NiCo2S4 Nanocrystals Anchored on Nitrogen-Doped Carbon Nanotubes as a Highly Efficient Bifunctional Electrocatalyst for Rechargeable Zinc-Air batteries, Nano Energy, 31 (2017) 541-550.

9、Y. Gu, J. Liu, S. Qu, Y. Deng, X. Han, W. Hu, C. Zhong, Electrodeposition of alloys and compounds from high-temperature molten salts, Journal of Alloys and Compounds, 690 (2017) 228-238.

10、X. Chen, B. Liu, C. Zhong, Z. Liu, J. Liu, L. Ma, Y. Deng, X. Han, T. Wu, W. Hu, J. Lu, Ultrathin Co3O4 Layers with Large Contact Area on Carbon Fibers as High-Performance Electrode for Flexible Zinc-Air Battery Integrated with Flexible Display, Advanced Energy Materials, 7 (2017) 1700779.

11、J. Liu, B. Chen, Z. Ni, Y. Deng, X. Han, W. Hu, C. Zhong, Improving the electrocatalytic activity of Pt monolayer catalysts for electrooxidation of methanol, ethanol and ammonia by tailoring the surface morphology of the supporting core, ChemElectroChem, 3 (2016) 537-551.

12、J. Liu, B. Chen, Y. Kou, Z. Liu, X. Chen, Y. Li, Y. Deng, X. Han, W. Hu, C. Zhong, Pt-Decorated highly porous flower-like Ni particles with high mass activity for ammonia electro-oxidation, Journal of Materials Chemistry A, 4 (2016) 11060-11068.

13、F. Liu, Y.D. Deng, X.P. Han, W.B. Hu, C. Zhong, Electrodeposition of metals and alloys from ionic liquids, Journal of Alloys and Compounds, 654 (2016) 163-170.

14、Y. Li, J. Liu, Y. Deng, X. Han, W. Hu, C. Zhong, Ex situ characterization of metallurgical inclusions in X100 pipeline steel before and after immersion in a neutral pH bicarbonate solution, Journal of Alloys and Compounds, 673 (2016) 28-37.

15、C. Zhong, Y.D. Deng, W.B. Hu, J.L. Qiao, L. Zhang, J.J. Zhang, A review of electrolyte materials and compositions for electrochemical supercapacitors, Chemical Society reviews, 44 (2015) 7484-7539.

二、部分授权专利：

1、钟澄, 杜欣童, 杨耀, 高效电催化氧化氨的Pt/ITO电极的制备方法, 发明专利, ZL201210586566.8

2、钟澄, 顾月坤, 邓意达, 韩晓鹏, 胡文彬, 高导电率的铝合金材料及其制备方法, 发明专利, ZL201610315638.3

3、钟澄, 胡文彬, 刘帆, 刘磊, 沈彬, 导电辊工作层的制备方法, 发明专利, ZL201210581377.1

4、钟澄, 刘帆, 乐晶晶, 胡文彬, 镁合金表面扩散涂层的制备方法, 发明专利, ZL201310053680.9

5、钟澄, 胡文彬, 刘磊, 沈彬, 工况模拟导电辊材料损伤失效的实验装置, 发明专利, ZL201210187231.9

6、邓意达, 王浩然, 万磊, 陈亚琼, 胡文彬, 刘磊, 沈彬, 仵亚婷, 钟澄, 镍或镍合金纳米穿孔球及其制备方法, ZL201410018826.0

7、仵亚婷, 张桢, 胡文彬, 钟澄, 邓意达, 氧化亚铜纳米片状粉体材料的阳极氧化两步法制备方法, 发明专利, ZL201210439001.7

8、龚臣燕, 钟澄, 胡文彬, 导电辊用二氧化硅颗粒增强镍基复合镀层的制备方法, 发明专利, ZL201210567392.0

9、邓意达，王浩然，胡文彬，刘磊，沈彬， 钟澄，仵亚婷，镍或镍合金纳米管的制备方法，发明专利, ZL201310226078.0

10、蒋益明, 钟澄, 罗宇峰, 谢亨博, 李劲, 一种表征金属有机双层薄膜传质动力学过程的方法, 发明专利, ZL200510111067.3

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钟澄&陆俊 Adv. Energy Mater. 综述.: 柔性锌基可充电电池的最新进展

柔性英文为Flexible，是指物体受力后变形，作用力失去之后物体自身不能恢复原来形状的一种物理性质。柔性电池是指具有可以卷绕、弯曲、扭曲或折叠的特殊机械性能的一次电池或二次电池。尽管柔性电池不具有当前流行的便携式电池的刚性和重量限制的特征，但是由于它具有高体积能量密度，因而可以广泛的应用于智能电子设备（例如可穿戴设备）、医疗（例如患者跟踪和定位）、通信（例如物联网标签）等领域。目前，只有薄膜锂电池（厚度< 1mm）已经商业化并用于卡式和可穿戴设备，但是由于对空气和湿度敏感的锂电池材料的高阻隔封装可能严重影响体积效率，使得这些薄且柔性的锂离子电池存在着比传统锂离子电池（< 650 Wh L-1）在体积能量密度方面低很多（< 200 Wh L-1）。因此，厚度<1 mm的高体积能量密度的锂电池对于实现柔性电子设备至关重要。为此，在控制厚度的情况下，设计灵活的锂-硫和锂-空气电池已经取得了能够实现2800和6940 Wh L-1的高体积能量密度的显着成果，但仍然存在很大的改进空间。

         然而，由于金属锌存在环境友好性和低成本等天然优势，所以柔性的锌基电池被认为是替代柔性锂电池用于可穿戴电子设备最有效的方法。同时，因为锌比锂有更高的稳定性和原材料可用性方面有更低的成本压力，所以锌二次电池用于功能强大的柔性和低成本电子产品中是一个非常有前景的技术领域。例如，可充电聚合物Zn-MnO2电池已经被证实非常适合于柔性电子产品的各种功能并且成本更低。虽然它们在功率性能方面还存在一定的局限性，但是最新发展的柔性的Zn-空气和其他金属-空气电池已显示出具有高体积能量密度的优点。随着兼容的可逆阴极化学品被开发出来，柔性的锌基电池在提高电池性能和柔性性方面会取得进一步的发展。

近日，天津大学的钟澄教授和美国阿贡国家实验室的陆俊教授在Adv. Energy Mater.上发表了题为 “Recent Advances in Flexible Zinc-Based Rechargeable Batteries”的关于柔性的锌基电池的最新研究进展。文章中，首先概述了关于柔性的锂离子电池存在的挑战，然后从先进的材料方面和一些仍有待解决的问题的角度简要回顾了柔性的锌基二次电池的最新进展。最后，通过总结和展望得出在柔性电子设备的未来储能方面的研究，使用性质稳定且具有低成本的锌化学物质将有最大的潜力成为研究重点。

本文简要讨论了柔性的锌基电池的发展中存在的挑战和要点，还研究了一些研究人员忽视的问题，而这些问题在未来的基于锌的电池开发中本应该被充分的考虑。随着现在生活水平的提高，对可穿戴电子产品的要求越来越高，柔性的锌基电池虽然已经取得了显着的成就，但是对它研究仍处于早期阶段。柔性的锌基电池的实用的能量密度和长期耐用性仍然很差，无法满足柔性电子应用的需求。综合前面对锌基电池的优点的描述，它具有低成本、更高安全性和更高体积能量密度的优点，是最有希望替代锂离子电池用于柔性电子器件。因此为了满足现实生活对柔性电子产品的需求，应该探索更多新的策略，以进一步开发具有改进的实际能量密度和循环寿命的柔性的锌基电池，使其电池寿命接近或优于现有的锂离子电池。

文献链接：Recent Advances in Flexible Zinc-Based Rechargeable Batteries（Adv. Energy Mater., 2018, DOI: 10.1002/aenm.201802605）

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天津大学钟澄教授、胡文彬教授（共同通讯）等人提出了一种电解液去耦合策略，来调控Zn负极和MnO2正极的最佳氧化还原化学作用，来优化Zn-MnO2（DZMB）电池的电势。电解液解耦后，DZMB电池的开路电压可达到2.83 V，其循环200 h后的容量衰减只有2％。由于MnO2正极充分利用，DZMB电池还能够在各种电流密度下保持约100％的容量，获得超高的倍率性能。本文同时探索了DZMB电池与风力和光伏混合发电系统集成的可行性，证明电解液去耦策略适用于其他高性能锌基水性电池。相关成果以“Decoupling electrolytes towards stable and high-energy rechargeable aqueous zinc-manganese dioxide batteries”为题发表在Nature Energy上。

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天津大学钟澄教授团队等人通过聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸和氧化石墨烯之间的多重交联反应，以及对碱和KI反应改进剂的强烈吸收，制备了一种碱性凝胶聚合物电解质（GPE）。与传统的PVA凝胶电解质相比，所制备的GPE在机械强度、离子电导率和保水性能方面有了本质的改善。此外，GPE中引入的反应改进剂I−改变了常规的析氧反应的路径，使其在热力学上更有利。优化后的GPE具有极低的充电电压（1.69 V），较长的循环时间（200 h），较高的能源效率（73%），以及在不同极端工作条件下的可靠性。此外，ZABs在各种实际的可穿戴电子设备上的成功集成，证明了其作为柔性电源的出色实用性。该成果以题为“A Rechargeable Zn-Air Battery with High Energy Efficiency and Long Life Enabled by a Highly Water-Retentive Gel Electrolyte with Reaction Modifier”发表在了Adv. Mater.上。

文献链接：A Rechargeable Zn-Air Battery with High Energy Efficiency and Long Life Enabled by a Highly Water-Retentive Gel Electrolyte with Reaction Modifier（Adv. Mater.，2020，DOI:10.1002/adma.201908127）

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钟澄教授在全球众多竞争者中脱颖而出，获得2020年度美国化学学会期刊ACS Applied Materials & Interfaces青年研究学者奖（Young Investigator Award）。 据悉，该奖项每年颁发一次，每次获奖人数全球仅1人。
钟澄教授近年来在电化学储能器件领域获得了一系列重要成果。作为项目主持，相关研究获得了国家自然科学基金优秀青年科学基金、国家“万人计划”青年拔尖人才、3项国家自然科学基金（包括面上项目和青年科学基金项目）、国家重点研发计划、天津市杰出青年科学基金、天津市“131”创新型人才培养工程第一层次人选及7项企业合作项目的支持。同时，担任Carbon Energy（中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊类入选项目）副主编和Frontiers in Chemistry副主编，任国际电化学能源科学院终身理事（Board Committee Member of the International Academy of Electrochemical Energy Science）。2019年同时获材料科学领域和交叉领域全球前1%同行评议奖（Top Peer Reviewer，由Clarivate Analytics科睿唯安学术研究事业部Web of Science Group评选）。2019年当选为英国皇家化学学会会士（Fellow of the Royal Society of Chemistry，FRSC）。