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【1st. Sept.】新型燃料电池电催化剂设计及原位表征技术

2017-08-29


题目:新型燃料电池电催化剂设计及原位表征技术
报告人:贾晴鹰博士,美国东北大学
时间:2017年9月1日(周五)上午10:00
地点:化学B楼410会议室
邀请人:马紫峰教授


摘要:以同步辐射原位X吸收谱为主要手段,对纳米材料催化剂在工作状态下进行原位表征从而揭示其活性中心和相应的活性机理。通过对一系列铂金合金催化剂的原位表征研究,发现它们的活性和过渡金属含量通过铂原子间距线性关联,从而揭示了铂合金活性的本质原因。基于以上认识,结合量子化学理论计算,开发出去合金化(de-alloyed)铂镍合金催化剂。系统研究了一系列非铂金的铁基催化剂,发现活性中心中的铁原子在催化过程与反应中间物作用的过程中做周期性往复震动,密度泛函理论计算和原位表征实验数据证实这种类生物大分子(如肌红蛋白)的动态结构是其高氧还原反应活性的本质原因。实证了活性中心中铁原子的移位效应和动态结构。在金属和氧化物异相催化剂方面,揭示了金属和氧化物基底界面的相互作用本质及对催化活性的影响,据此开发出的铂金氧化铌异相催化剂的氧还原活性尤其是稳定性均大幅超过铂金。




报告人简介


贾晴鹰博士现系美国波士顿东北大学研究助理教授。2000年和2003年在北京大学先后获得核物理专业学士学位和硕士学位,2010年获得美国伊利诺伊工学院获得材料科学博士学位。主要研究工作是开发研究同步辐射X射线吸收谱技术对电化学纳米材料进行原位表征,进而将实验结果结合量子理论计算揭示催化材料活性的结构本质和反应机理。研究方向涉及材料科学、光谱学、电化学及量子化学计算等交叉学科,在同步辐射原位X射线吸收谱技术革新、燃料电池正负极铂金和非铂金催化剂的基础和应用、金属和氧化物异相界面催化等研究方面均取得了重要的学术成果。迄今,贾晴鹰博士已在Science, J. Am. Chem. Soc.,Energy Environ. Sci.,ACS Nano等共发表文章30余篇。
  (1) Jia, Q.; Ghoshal, S.; Li, J.; Liang, W.; Meng, G.; Che, H.; Zhang, S.; Ma, Z.-F.; Mukerjee, S. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 7893.
  (2) Li, J.; Alsudairi, A.; Ma, Z.-F.; Mukerjee, S.; Jia, Q*. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1384.
  (3) Jia, Q.; Liang, W.; Bates, M. K.; Mani, P.; Lee, W.; Mukerjee, S. ACS Nano 2015, 9, 387.
  (4) Jia, Q.; Caldwell, K.; Strickland, K.; Ziegelbauer, J. M.; Liu, Z.; Yu, Z.; Ramaker, D. E.; Mukerjee, S. ACS Catalysis 2014, 176.
  (5) Jia, Q.; Caldwell, K.; Ziegelbauer, J. M.; Kongkanand, A.; Wagner, F. T.; Mukerjee, S.; Ramaker, D. E. J. Electrochem. Soc. 2014, 161, F1323.
  (6) Jia, Q.; Caldwell, K.; Ramaker, D. E.; Ziegelbauer, J. M.; Liu, Z.; Yu, Z.; Trahan, M.; Mukerjee, S. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 20496.
  (7) Li, J.; Ghoshal, S.; Liang, W.; Sougrati, M.-T.; Jaouen, F.; Halevi, B.; McKinney, S.; McCool, G.; Ma, C.; Yuan, X.; Ma, Z.-F.; Mukerjee, S.; Jia, Q*. Energ Environ Sci 2016, 9, 2418.
  (8) Jia, Q.; Ramaswamy, N.; Hafiz, H.; Tylus, U.; Strickland, K.; Wu, G.; Barbiellini, B.; Bansil, A.; Holby, E. F.; Zelenay, P.; Mukerjee, S. ACS Nano 2015, 9, 12496.
  (9) Jia, Q.; Ramaswamy, N.; Tylus, U.; Strickland, K.; Li, J.; Serov, A.; Artyushkova, K.; Atanassov, P.; Anibal, J.; Gumeci, C.; Barton, S. C.; Sougrati, M.-T.; Jaouen, F.; Halevi, B.; Mukerjee, S. Nano Energy.
  (10) Jia, Q.; Li, J.; Caldwell, K.; Ramaker, D. E.; Ziegelbauer, J. M.; Kukreja, R. S.; Kongkanand, A.; Mukerjee, S. ACS Catalysis 2016, 6, 928.




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