评审组:基础研究组
项目名称:氢能多相协同电催化材料基础理论研究
提名单位: 中共陕西省委军民融合发展委员会办公室
提名等级:一等奖
提名单位意见: 荷/质传输受限和线性标度关系制约导致反应动力学缓慢以及高活性位点易失活导致高活性与长寿命难以兼容是氢能电催化领域面临的两大共性科学难题。该项目组提出了多相协同电催化学术思想,突破了传统电催化材料性能提升瓶颈,取得了以下原创科学发现:1)提出了“多相协同强化荷/质输运”新概念,阐明了多相电催化材料电极反应过程中界面电荷转移与物质传输的耦合动力学机制;2)提出了“多相多位点协同催化”新思路,阐明了不同相结构对反应物的选择性活化规律;3)提出了“强耦合团簇-团簇”多相协同电催化材料设计新准则,发现了多相多位点协同催化中的原子互扩散效应,揭示了高比例、高强度化学键桥连的强耦合团簇界面作用机制,解决了长期困扰氢能电催化材料高活性与长寿命难以兼容的国际共性科学难题。被评述为:“颠覆了复杂反应催化剂的设计理念”。 该项目发表SCI论文140余篇。5篇代表性论文被包括55位国内外院士和70位期刊主编/副主编在内的同行学者他引2722次。项目成员被Nat. Rev. Chem. (1篇),Chem. Soc. Rev. (2篇),Adv. Mater. (3篇)等特邀撰文;部分成果开辟了氢能电催化领域新的研究方向,为研发新型氢能电催化材料奠定了重要的理论基础。 成果材料属实、齐全、规范,无知识产权纠纷,人员排序无争议,符合陕西省自然科学奖提名条件。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:潘洪革
    排名:1
    行政职务:院长
    技术职称:教授
    工作单位:西安工业大学
    完成项目时所在单位:西安工业大学
    对本项目主要学术贡献:项目总负责人,潘洪革教授主导提出并建立了“强耦合团簇-团簇”多相协同电催化材料设计新准则,共同提出了“多相协同强化荷/质输运”新概念和“多相多位点协同催化”新思路,解决了长期困扰氢能电催化材料高活性与长寿命难以兼容的国际共性科学难题;指导了强耦合团簇-团簇材料的研发,实现了阴离子交换膜燃料电池与电解槽氢电极催化性能的跨越式提升。对科学发现1、2、3均做出核心贡献,是代表性论文3、4、5的通讯作者和代表性论文2的共同作者。潘洪革教授作为西安工业大学新能源科学与技术研究院院长,全面统筹项目的组织实施、人才培养和学科建设,为项目的顺利完成提供了坚实的平台保障。
  2. 姓名:吴仁兵
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:复旦大学
    完成项目时所在单位:复旦大学
    对本项目主要学术贡献:参与项目研究工作的学术指导、数据分析和论文撰写、修改,对主要科学发现点1和2做出了重要贡献,是“多相协同强化荷/质输运”新概念和“多相多位点协同催化”新思路研究工作的主要完成人,代表性论文1、2、3的通讯作者。
  3. 姓名:孙文平
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:浙江大学
    完成项目时所在单位:浙江大学
    对本项目主要学术贡献:参与项目研究工作的学术指导、数据分析和论文撰写、修改,对主要科学发现点3做出了重要贡献,是“强耦合团簇-团簇”多相协同电催化材料设计新准则研究工作的主要完成人,代表性论文4的通讯作者和代表性论文5的共同作者。
  4. 姓名:高明霞
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:浙江大学
    完成项目时所在单位:浙江大学
    对本项目主要学术贡献:参与研究工作的学术指导、数据分析和论文撰写、修改,对主要科学发现点3做出了重要贡献,代表性论文4的共同作者。
  5. 姓名:杨亚雄
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:副教授
    工作单位:西安工业大学
    完成项目时所在单位:西安工业大学
    对本项目主要学术贡献:参与项目研究工作的学术指导、数据分析和论文撰写、修改,对主要科学发现点3做出了重要贡献,代表性论文5的第一作者。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西安工业大学
    单位贡献:西安工业大学作为项目第一完成单位,全面负责项目的总体设计、组织实施和条件保障,在以下方面做出突出贡献:主导提出并确立了“强耦合团簇-团簇”多相协同电催化材料设计新准则,共同提出了“多相协同强化荷/质输运”新概念和“多相多位点协同催化”新思路;主导强耦合团簇-团簇新型电催化材料的研发,大幅提高了界面多位点密度和结构稳定性,解决了长期困扰氢能电催化材料高活性与长寿命难以兼容的国际共性科学难题;依托新能源科学与技术研究院,为本项目提供了先进的新能源材料制备平台和表征设备,保障了材料合成与结构分析的顺利进行;培养了多名博士、硕士研究生,形成了一支高水平的研究团队。西安工业大学在项目的理论创新、材料突破和人才培养方面发挥了核心作用。

  2. 单位名称:复旦大学
    单位贡献:复旦大学作为项目第二完成单位,主要负责“多相协同强化荷/质输运”新概念和“多相多位点协同催化”新思路的论证,创制出多相异质结构电催化材料体系,大幅度提升催化材料的活性位点种类及数量,成功突破线性标度关系对传统单相电催化材料体系的制约。利用球差校正高角环形暗场扫描透射电镜、电子能量损失谱和同步辐射X射线吸收精细结构等高端表征手段,系统解析了异质界面的原子结构、电子态和配位环境;通过密度泛函理论计算,揭示了异质界面对反应中间体吸附能的调控机制,为实验现象提供了理论解释。复旦大学为项目提供了世界一流的材料表征平台和计算资源,在材料创制、结构解析和理论计算方面做出了不可替代的贡献。

  3. 单位名称:浙江大学
    单位贡献:浙江大学作为项目第三完成单位,主要负责“强耦合团簇-团簇”学术思想论证、器件组装与电化学性能评价工作。具体贡献包括:发现了多相多位点协同催化中的“原子互扩散效应”,揭示了高比例、高强度化学键桥连的强耦合团簇界面作用机制,提出了“强耦合团簇-团簇”多相协同电催化材料设计新准则;建立了完整的电化学测试体系,完成了催化剂的性能评估;组装并测试了阴离子交换膜燃料电池和电解槽单电池,验证了催化剂在实际器件中的性能;浙江大学提供了电化学测试设备和高通量计算服务器等关键设施。浙江大学在学术思想建立、器件转化和机理深化方面做出了突出贡献,使项目成果具备了明确的实用化前景。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处