熊宇杰

 

        我的专业是无机化学与纳米科学,研究方向是无机催化材料的表面和界面调控。大家知道目前全球都面临着能源危机,化石能源的过度开采和使用带来了二氧化碳排放等一系列问题。如何有效地控制大气中二氧化碳的含量,通过化学反应定向地转化为燃料,变废为宝,引起了全球范围各个领域研究人员的广泛关注和研究兴趣。通过高效化学转化实现洁净能源的关键技术是催化。催化过程可以通过催化剂和反应分子相互作用,降低目标反应过程的能垒(这也就如我们登山时的山头高度),加速反应过程或变不可能为可能。我们还可以通过利用“取之不尽、用之不竭”的太阳能驱动这一系列的催化反应,真正地实现洁净能源。

 

        这里提到的催化剂和分子的相互作用实际上包括两个方面:一是分子在催化剂表面的吸附和活化。犹如儿童游戏“七巧板”,我们需要几何形状匹配方能完成完美的拼图。分子在催化剂表面的行为也是如此,只有在具有理想原子排列方式的表面晶面上时,才能很好地吸附和活化,进一步有选择性地断开和形成化学键。因此,针对于不同的化学反应,我们需要优化选择合适的表面晶面来设计催化剂。二是催化剂和分子之间的电荷转移,催化剂内部的电荷需要有效地达到表面分子所在地。有效电荷转移对于催化效率(尤其是针对于光驱动催化过程),显然是至关重要的。然而,正负电荷通过材料不同组成部分的界面时常常发生复合。这个原理就像不同的车辆在两地之间逆向行驶,如果两地交界处有一个凹坑,那么车辆将被俘获在坑内并发生撞车事故,极大地阻碍了交通运行。有鉴于此,我们非常需要无缺陷的界面来完成有效的电荷转移。我的研究就是利用无机化学的原理来精确调控催化材料的表面和界面,以实现催化过程中分子吸附和电荷转移的高效性。在此研究中的发现将为今后能源环境化工及材料设计的发展提供理论依据和线索。

 

        熊宇杰,1979年生,2000年本科毕业于中国科学技术大学少年班学院化学物理专业,2004年于中国科学技术大学获无机化学博士学位。2009至2011年归国前在美国华盛顿大学圣路易斯分校任国家纳米技术基础设施组织首席研究员,并兼任纳米中心管理主任。2011年入选首批国家“青年千人计划”和中国科学院“百人计划”,任中国科学技术大学教授、博士生导师。

 

        熊宇杰在美期间曾参与发展建立金属纳米结构可控合成的普适方法学,发明世界上第一个柔性可拉伸的无机发光二极管显示器,发表在《Science》等国际重要期刊上。归国后主要集中研究无机催化材料的表面及界面调控,取得了一系列进展,以通讯作者身份发表论文25篇。迄今为止,其87篇国际期刊论文已被引用8000余次(H因子为46),17篇论文被ESI评为近十年高引频论文。曾获国家自然科学二等奖(2012,第三完成人)、中国化学会青年化学奖(2013)等奖励。

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