华东理工大学材料学院杨化桂

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姓        名：杨化桂 (Huagui Yang)   
职        称：教授
出生年月：1973年5月
隶属单位：华东理工大学 材料科学与工程学院
所属组室：新能源材料与器件教研室
招生专业：材料科学与工程
办公地点：徐汇校区实验十八楼119室
邮        件： hgyang@ecust.edu.cn
电话传真：+86 (0)21 64252127
                                          
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教育/工作经历：
2008年至今        华东理工大学                                              特聘教授
2007-2008年      澳大利亚昆士兰大学功能纳米材料中心   博士后
2005-2007年      美国通用电气(GE)公司高新材料集团       研发科学家
2005年               新加坡国立大学化学与分子生物工程系   博士
1999年               华东理工大学化学工程专业                       硕士
1996年               青岛大学应用化学系                                   学士
研究领域：
以太阳能转换与储存为背景，致力于新型清洁能源领域关键功能材料（催化剂）及其器件的理论设计、制备组装和应用基础研究。
1、金属与半导体氧化物晶态材料的可控制备与生长机理研究；
2、新型光伏技术：染料敏化太阳能电池、有机无机混合钙钛矿型及其它新概念太阳能电池；
3、人工光合成：太阳能光/光电/电催化分解水产氢及CO2小分子激活与还原反应。
学术兼职及奖励：
主要学术兼职：现任上海硅酸盐学会理事，上海硅酸盐学会新能源材料专业委员会主任委员，中国化学会会员；曾任澳大利亚昆士兰大学名誉教授。
荣誉称号：上海市优秀学术带头人（2015），上海“##计划”特聘专家（2011），上海市“东方学者”特聘教授（2011），上海市“曙光学者”（2010），教育部“新世纪优秀人才”（2010）。
主要学术成果：
迄今已在Nature, Nat. Energy, Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc.等国际SCI收录期刊发表学术论文110余篇，论文被SCI他引共计6700余次，单篇最高被SCI他引1770余次；负责并主持国家自然科学基金等项目10余项；获授权发明专利6项，其中世界专利2项、澳大利亚专利1项。研究工作多次得到专业期刊或新闻媒体如Nature Materials，Chemical & Engineering News，Chemistry World，科学通报，新华网，中国科学报，上海科技报，新闻晚报，The Courier Mail，The Australian，The Age，The Sydney Morning Herald，ABC Radio等报导，获得国际同行的积极评价，并多次受邀在国际学术会议做邀请报告。

代表性论文：
1. Shuang Yang, Yun Wang, Porun Liu, Yi Bing Cheng, Hui Jun Zhao*, Hua Gui Yang*, Functionalization of perovskite thin films with moisture-tolerant molecules, Nat. Energy, 2016, 1: 15016.
2. Lili Fan, Peng Fei Liu, Xuecheng Yan, Lin Gu, Zhen Zhong Yang, Hua Gui Yang*, Shilun Qiu*, Xiangdong Yao*, Atomically isolated nickel species anchored on graphitized carbon for efficient hydrogen evolution electrocatalysis, Nat. Commun., 2016, 7: 10667.
3. Xue Lu Wang, Wenqing Liu, Yan-Yan Yu, Yanhong Song, Wen Qi Fang, Daxiu Wei, Xue-Qing Gong*, Yefeng Yao*, Hua Gui Yang*, Operando NMR spectroscopic analysis of proton transfer in heterogeneous photocatalytic reations, Nat. Commun., 2016, 7: 11918.
4. Chong Wu Wang, Shuang Yang, Wen Qi Fang, Porun Liu, Huijun Zhao*, Hua Gui Yang*, Engineered hematite mesoporous single crystals drive drastic enhancement in solar water splitting, Nano Lett., 2016, 16: 427.
5. Bo Zhang, Xueli Zheng, Oleksandr Voznyy, Riccardo Comin, Michal Bajdich, Max García-Melchor, Jixian Xu, Min Liu, F. Pelayo García de Arquer, Cao Thang Dinh, Fengjia Fan, Mingjian Yuan, Emre Yassitepe, Alyf Janmohamed, Ning Chen, Tom Regier, Lili Han, Pengfei Liu, Yu Hang Li, Phil De Luna, Huolin L. Xin, Lirong Zheng, Huagui Yang, Aleksandra Vojvodic*, Edward H. Sargent*, Homogeneously-dispersed multi-metal oxygen-evolving catalysts, Science, 2016, 352: 333-337.
6. Yu Hang Li, Peng Fei Liu, Lin Feng Pan, Hai Feng Wang*, Zhen Zhong Yang, Li Rong Zheng, P. Hu, Hui Jun Zhao, Lin Gu, Hua Gui Yang*, Local atomic structure modulations activate metal oxide as electrocatalyst for hydrogen evolution in acidic water, Nat. Commun., 2015, 6: 8064.
7. Lulu Wang, Mohammad Al-Mamun, Porun Liu, Yun Wang, Hua Gui Yang, Hai Feng Wang, Huijun Zhao*, The search for efficient electrocatalysts as counter electrode materials for dye-sensitized solar cells: mechanistic study, material screening and experimental validation, NPG Asia Mater., 2015, 7: e226.
8. Ling Qian, Jian Fu Chen, Yu Hang Li, Long Wu, Hai Feng Wang, Ai Ping Chen, P. Hu, Li Rong Zheng*, Hua Gui Yang*, Orange zinc germanate with metallic Ge-Ge bonds as a chromophore-like center for visible-light-driven water splitting, Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54: 11467-11471.
9. Yu Hang Li, Chao Peng, Shuang Yang, Hai Feng Wang, Hua Gui Yang*, Critical roles of co-catalysts for molecular hydrogen formation in photocatalysis, J. Catal., 2015, 330: 120-128.
10. Shuang Yang, Bing Xing Yang, Long Wu, Yu Hang Li, Porun Liu, Huijun Zhao, Yan Yan Yu, Xue Qing Gong*, Hua Gui Yang*, Titania single crystals with a curved surface, Nat. Commun., 2014, 5: 5355.
11. Gang Liu, Hua Gui Yang, Jian Pan, Yong Qiang Yang, Gao Qing (Max) Lu*, Hui-Ming Cheng*, Titanium dioxide crystals with tailored facets, Chem. Rev., 2014, 114: 9559-9612.
12. Yu Hang Li, Jun Xing, Zong Jia Chen, Zhen Li, Feng Tian, Li Rong Zheng, Hai Feng Wang*, P. Hu, Hui Jun Zhao, Hua Gui Yang*, Unidirectional suppression of hydrogen oxidation on oxidized platinum cluster, Nat. Commun., 2013, 4: 2500.
13. Yu Hou, Dong Wang, Xiao Hua Yang, Wen Qi Fang, Bo Zhang, Hai Feng Wang*, Guan Zhong Lu, P. Hu, Hui Jun Zhao, Hua Gui Yang*, Rational screening low-cost counter electrodes for dye-sensitized solar cells, Nat. Commun., 2013, 4: 1583.
14. Jun Xing, Hai Feng Wang, Chen Yang, Dong Wang, Hui Jun Zhao, Guan Zhong Lu, P. Hu, Hua Gui Yang*, Ceria foam with atomically thin single-crystal walls, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51: 3611-3615.  
15. Hai Bo Jiang, Qian Cuan, Ci Zhang Wen, Jun Xing, Di Wu, Xue-Qing Gong, Chunzhong Li*, Hua Gui Yang*, Anatase TiO2 crystals with exposed high-index facets, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50: 3764-3768.
16. Hua Gui Yang, Gang Liu, Shi Zhang Qiao*, Cheng Hua Sun, Yong Gang Jin, Sean Campbell Smith, Jin Zou, Hui Ming Cheng, Gao Qing (Max) Lu*, Solvothermal synthesis and photoreactivity of anatase TiO2 nanosheets with dominant {001} facets, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131: 4078-4083.
17. Hua Gui Yang, Cheng Hua Sun, Shi Zhang Qiao*, Jin Zou, Gang Liu, Sean Campbell Smith, Hui Ming Cheng, Gao Qing Lu*, Anatase TiO2 single crystals with a large percentage of reactive {001} facets, Nature, 2008, 453: 638-641. (Highlighted by Nature Materials, Chemistry World, Chemical & Engineering News, etc)
18. Hua Gui Yang, Hua Chun Zeng*, Synthetic architectures of TiO2/H2Ti5O11.H2O, ZnO/H2Ti5O11.H2O, ZnO/TiO2/H2Ti5O11.H2O and ZnO/TiO2 nanocomposites, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127: 270-278.
19. Hua Gui Yang, Hua Chun Zeng*, Creation of intestine-like interior space for metal-oxide nanostructures with a quasi-reverse emulsion, Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43: 5206-5209.
20. Hua Gui Yang, Hua Chun Zeng*, Self-construction of hollow SnO2 octahedra based on two- dimensional aggregation of nanocrystallites, Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43: 5930-5933.
全部文章列表（点击下载杨老师文章列表 2016.07.pdf）
封面文章（点击下载封面文章-2016.02.pdf）


专著：
1.        Hua Gui Yang, et al. Chapter [Synthetic Chemistry of Titanium Dioxide] in “The Chemistry of Nanostructured Materials II” 主编：Peidong Yang，出版社：World Scientific，年份：2011。

xinfang

  近日，《先进能源材料》（Adv. Energy Mater.）以“Surface Electronic Modification of Perovskite Thin Film with Water-Resistant Electron Delocalized Molecules for Stable and Efficient Photovoltaics”为题，在线报道了我校材料学院清洁能源材料与器件课题组在钙钛矿太阳能电池器件稳定性方面取得的最新研究进展（Adv. Energy Mater., 2018, 1703143，IF: 16.721）。

       开发高效、稳定的光伏技术是解决世界能源危机及环境保护问题的有效途径。作为Science杂志评选的2013年度十大科学突破之一，有机—无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在短短几年间已突破22%，受到了科研工作者的广泛关注。然而，钙钛矿材料稳定性较差，这极大地制约了其大规模商业化发展。尤其在潮湿环境中，钙钛矿材料会与空气中的水分子发生化学反应，导致太阳能电池器件性能迅速衰减。因此，如何提高钙钛矿材料的稳定性是该领域面临的重要挑战。

图片说明：借助钙钛矿晶体表面噻吩基功能化，提高其器件稳定性

      该研究工作创新性地提出了利用含共轭基团的分子进行表面电子结构调控的策略。基于钙钛矿材料的表面特性，研究人员首次采用了一类兼具共轭基团和疏水基团的噻吩衍生物进行表面修饰，实现了钙钛矿材料表面的电子结构调控，加速了载流子传输，钝化了表面缺陷，并大幅增强了电池器件的湿度稳定性。通过表面噻吩基功能化修饰的钙钛矿太阳能电池，不仅光电转换效率提升至19.89%，同时，在50%的相对湿度环境中，其30天稳定性测试效率衰减也在20%以内，而未经处理的钙钛矿太阳能电池在7天时间内效率衰减即超过90%以上。这一研究成果开辟了钙钛矿材料表面电子调控的新思路，为高效、稳定的新型太阳能电池发展提供了重要方法。

      该工作由材料学院硕士生文天宇在侯宇副研究员和杨化桂教授的指导下完成。该研究得到了中国科协青年人才托举工程计划、国家自然科学基金青年基金项目、上海市“晨光计划”、上海市“青年科技英才扬帆计划”、华东理工大学特聘计划等项目的资助和支持。

      论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201703143/full

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华东理工大学杨化桂AM： 填充因子84%，Sb、In掺杂的钙钛矿太阳能电池

Qiao等人采用具有不匹配的阳离子尺寸和电荷状态的“不耐受的”n型杂原子（Sb3+，In3+）可以自发地富集钙钛矿薄膜的上下表面。特定的掺杂剂可以通过典型的空穴传输层提取。研究表明，优化的电荷管理可归因于匹配的能带结构，其促进电荷分离和收集。该策略能够制造出具有自发渐变异质结的钙钛矿太阳能电池。基于Sb3+掺杂的器件的效率为21.04％，具有0.84的超高填充因子和可忽略的滞后现象。

Qiao H W, et al. A Gradient Heterostructure Based on Tolerance Factor in High-Performance Perovskite Solar Cells with 0.84 Fill Factor[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201804217

https://doi.org/10.1002/adma.201804217

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近日，国际知名学术期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》以“In Operando Identification of In Situ Formed Metalloid Zincδ+ Active Sites for Highly Efficient Electrocatalyzed Carbon Dioxide Reduction”为题，在线报道了我校材料科学与工程学院清洁能源材料与器件团队在电催化CO2还原制CO领域的最新研究成果，并以Hot Paper方式重点报道。

         电化学CO2还原反应（CO2RR）可将可再生电力存储于碳基化学品和燃料中，是实现“碳闭环”以及助力“碳达峰、碳中和”目标的理想途径之一。在众多转化途径中，电还原CO2制CO因其具有高选择性、高能量转化效率和易于从液态水中分离产物的优点，是最具有应用前景和经济价值的转化路线之一。然而，高效、稳定的电还原CO2制CO催化剂仍依赖于贵金属基纳米材料（例如金和银），进而在低过电势条件下实现高选择性和高反应速率。
         面向低成本、高储量电催化剂的开发，研究团队通过便捷、可规模化的溶胶-凝胶法制备出一种廉价的焦磷酸锌（Zn2P2O7）预催化剂，并将其应用于高效CO2RR制CO过程。该预催化剂基于流动反应池在-300 mA cm-2电流密度条件下法拉第效率为98.9%，在-870 mV电位下实现了-441 mA cm-2的高CO部分电流密度；此外，膜电极器件的全电池能量效率高达58.0%。时间依赖拉曼光谱和动态现场（Operando）X射线吸收精细结构谱证明了Zn2P2O7预催化剂在电解工况条件下可原位衍生出稳定的、具有非化学计量比的ZnOx活性结构。
         研究团队利用基于遗传算法的全局优化方法，进一步从原子尺度深入探究了Zn2P2O7预催化剂在CO2RR工况环境下的真实活性位点。通过对Zn基催化剂的真实活性结构（具有非化学计量比的ZnOx）进行了预测与模拟，筛选出一类具有稳定局域结构的类金属hollow Znδ+活性位点。密度泛函理论（DFT）进一步证明类金属hollow Znδ+活性位点可以有效地促进CO2的活化以及后续的加氢过程，大幅降低了生成CO的反应能垒；同时表面增强原位红外光谱也从实验层面证实了该活性结构对关键中间体的稳定机制。
         该工作主要由材料学院博士后张馨予、博士生李文婧在刘鹏飞特聘副研究员、袁海洋特聘副研究员、杨化桂教授等人的指导下完成。
         文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202202298