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博士生招生导师

材料物理与化学专业导师刘洪阳

时间:2016-09-30 09:06 来源:中科院金属研究所研究生部 作者:admin 点击:

姓名:刘洪阳

性别:男

职称:研究员

导师类型:博士生导师

Emailliuhy@imr.ac.cn

电话:13609814278/微信同号

专业材料物理化学

 

教育经历:

  1999.09-2003.07  大连理工大学       化学工程与工艺 工学学士

2003.09-2009.07  中科院大连化学物理研究所  物理化学 理学博士 导师 包信和院士

2005.07-2005.08  德国巴斯夫公司总部 “110届国际夏令营活动,德国,路德维希港

工作经历:

  2009.09 - 2011.09  美国密苏里州立大学、美国橡树岭国家实验室  博士后

2011.10 – 至今  中科院金属研究所            副研究员/研究员

2020.04 – 至今  中科院金属研究所/中国科学技术大学  博士生导师               

 

承担科研项目及培养研究生情况:

2011年起,作为项目负责人主持国家基金委-内地香港联合基金、国家基金委-重大研究计划重点基金(合作单位负责人)、国家基金委-重大研究计划培育项目、国家基金委-面上基金、国家基金委-青年基金、科技部重点研发计划纳米专项青年科学家项目(子课题负责人)、科技部973研究计划(二级子课题负责人)、军科委基础加强计划重点基础研究项目(合作单位负责人)、沈阳材料科学国家研究中心、中科院金属所引进优秀学者、中科院青年创新促进会、辽宁省兴辽英才计划青年拔尖人才、中石化企业等项目30余项。

培养的研究生四人次获得国家奖学金,四人次获得师昌绪奖学金,一人次获得中国科学技术大学博士论文创优支持计划。

 

社会任职:

Journal Energy Chemistry             编委(2018

Materials Today Sustainability         编委(2018

中国工业催化联盟青年工作委员会    委员(2019

辽宁省资源化工与材料专业委员会    委员(2019

辽宁省侨联                    特聘专家(2018

中科院青促会化材分会              委员(2018

中科院青促会沈阳分会              委员(2018

中国材料研究学会青年委员会        委员(2017

 

获奖及荣誉:

2019  中国中青年科学家创新创业大赛,三等奖

2019  辽宁省兴辽英才,青年拔尖人才

2018  辽宁省百千万人才工程,千层次

2017  SYNL青年科技创新奖,一等奖

2016  中科院金属所优秀共产党员

2016  辽宁省金属协会优秀科技论文二等奖

2015  辽宁省百千万人才工程,万层次

2015  中国科学院青年促进会会员

 

代表性工作及论文:

1. 富缺陷纳米石墨烯稳定原子级分散金属催化剂的设计与烷烃优化利用研究

利用纳米金刚石在高温表面碳原子发生的重构现象,实现了在纳米金刚石表面构造少层石墨烯壳层(ND@G),并且利用纳米石墨烯表面丰富的碳缺陷位容易与金属作用形成金属-碳键这一特性,成功构建了富缺陷石墨烯稳定的、原子级分散的钯催化剂(Pd/ND@G)。通过球差电镜表征并结合X射线吸收谱表征,证实了Pd在碳载体上的原子级分散形式,研究发现该原子级分散Pd/ND@G催化剂在催化乙炔选择性加氢制乙烯反应中表现出优异的活性和稳定性,为开发高效纳米碳基选择加氢催化剂提供了新思路。该工作以封面文章发表于J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 13142

目前已成功将该富缺陷石墨烯体系稳定金属催化剂的思路拓展到其它金属(Cu/ND@GFe/ND@GAu/ND@G等)以及双金属(PtSn/ND@GPtFe/ND@G等)体系,系列工作为设计合成高性能的纳米碳负载金属催化剂高效催化烷烃转化提供了新的思路,相关系列工作发表于:ACS Catal., 2017, 7, 3349ACS. Catal., 2019, 9, 9558(封面);Nat. Commun.,2019, 10, 4431; J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 18921(封面)。

     

1. 富缺陷石墨烯稳定原子级分散Pd催化剂(Pd/ND@G)的球差电镜结果及该催化剂催化乙炔选择性加氢制乙烯的催化作用机制模拟示意图。

 

2. 利用物理空间尺度上的限域效应,制备具有高活性和高稳定性的纳米碳负载型金属催化剂催化烷烃分子高效转化

通过控制乙苯分子在金属氧化物表面积碳的速度,利用模板法成功制备了碳纳米管限域的Pd@C催化剂(如图2所示)。通过高分辨电镜系统研究了Pd@C催化剂的结构,发现活性中心Pd纳米粒子部分嵌入到碳纳米管内臂中,显著增强了Pd纳米颗粒与载体的相互作用,进而提高了Pd@C催化剂的稳定性能。在500oC、氩气处理4小时后,制备的Pd@C催化剂中的Pd纳米粒子没有烧结长大,而传统Pd/CNT催化剂,在相似条件下会发生严重的烧结。同时,在催化碳-碳偶联反应中,Pd@C催化剂也表现出优异的循环使用性能,体现出了替代现有商业催Pd/C催化剂的巨大潜力,相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 12634

在此基础之上,成功将该方法拓展到系列新型纳米碳材料(超薄石墨烯碳层)以及介孔氧化硅限域的负载型金属催化剂,并利用空间尺度的物理限域效应以及类石墨烯碳载体与反应底物的强吸附作用,该系列催化剂在偶联反应、不饱和烃选择加氢反应以及小分子氧化反应中,较传统的负载型金属催化剂均表现出优异的活性和稳定性。相关系列研究工作发表于:ACS Nano, 2014, 8, 7297Small, 2015, 11, 5059J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 136Carbon, 2018, 130, 775Chem. Commun. 2018, 54, 11168.Chem. Commun., 2019, 55, 14693; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1801737 (封面)Carbon, 2019, 145, 47

2. 纳米碳管限域Pd纳米粒子催化剂(Pd@C)的制备示意图及电镜表征结果。

 

3. 新型纳米碳材料低能耗催化烷烃脱氢制烯烃的应用基础研究

利用纳米金刚石在高温时表面sp3碳原子发生重构转变为sp2碳原子这一现象,在纳米金刚石表面构造富缺陷的少层石墨烯壳层,成功制备具有核壳结构的复合纳米碳材料(纳米金刚石为核,表面纳米石墨烯为壳),透射电镜结果如图3.A所示。通过以纳米石墨烯表面的C=O双键为活性中心,利用乙苯直接脱氢和氧化脱氢在石墨烯/纳米金刚石复合纳米碳催化剂表面的有机耦合,成功开发了贫氧条件下石墨烯/纳米金刚石催化剂催化乙苯直接脱氢制苯乙烯,如图3.B所示。与传统的铁基催化剂相比,该石墨烯/纳米金刚石复合催化剂在乙苯脱氢过程中不需要高温水蒸气保护,并且操作温度较温和,可以节省大量的水资源和能耗。相关的系列工作发表于:Chem Commun., 2014, 50, 7810ChemSusChem, 2016, 9, 662ChemSusChem, 2017, 10, 353ChemSusChem, 2018, 11, 536ACS Catal. 2018, 8, 1051

3. (A) 具有核壳结构(纳米金刚石核,石墨烯壳)的复合纳米碳材料电镜结果,(B) 贫氧气氛下纳米碳材料表面乙苯直接脱氢反应和氧化脱氢反应结合过程模拟示意图。

 

近年来,以第一作者及通讯作者发表论文50余篇,影响因子大于10的12篇(其中5篇为封面),影响因子510的30余篇。主要代表性工作:

1Fei Huang, Yuchen Deng, Yunlei Chen, Xiangbin Cai, Mi Peng, Zhimin Jia, Jinglin Xie, Dequan Xiao, Xiaodong Wen, Ning Wang, Zheng Jiang*, Liu Hongyang*, Ding Ma*Nature Communications, 2019, 10, 4431.

2Jin Renxi; Mi Peng; Ang Li; Yuchen Deng; Zhimin Jia; Fei Huang; Yunjian Ling; Fan Yang; Hui Fu; Jinglin Xie; Xiaodong Han; Dequan; Xiao; Zheng; Jiang*; Liu Hongyang*; Ding Ma*, Journal of the American Chemical Society, 2019, 141(48), 18921-18925.(封面)

3 Zhangjiayun; Deng Yuchen; Chen Yunlei; Cai Xiangbin; Peng Mi; Jia Zhimin; Ren Pengju; Xiao Ddquan; Wen Xiaodong; Wang Ning*; Liu Hongyang*; Ma Ding*, ACS Catalysis, 2019, 9(7): 5998-6005. (封面)

4Huang Fei; Deng Yuchen; Chen Yunlei; Cai Xiangbin; Peng Mi; Jia Zhimin; Ren Pengju; Xiao Ddquan; Wen Xiaodong; Wang Ning; Liu Hongyang*; Ma Ding*, Journal of the American Chemical Society, 2018, 140(41): 13142~13146.(封面)

5Tian Hao; Huang Fei; Zhu Yihan; Liu Shaomin; Han Yu; Jaroniec Mietek; Yang Qihua; Liu Hongyang*; Lu Gao Qing Max; Liu Jian*, Advanced Functional Materials, 2018, 28(32): 1801737~1801743. (封面)

6Diao Jiangyong; Hu Minmin; Lian Zhan; Li Zhaojin; Zhang Hui; Huang Fei; Li Bo(*); Wang Xiaohui(*); Su Dangsheng; Liu Hongyang*, ACS Catalysis, 2018, 8(11): 10051~10057.

7 Liu, Jie; Yue, Yuanyuan; Liu Hongyang*; Da, Zhijian; Liu, Changcheng; Ma, Aizeng; Rong, Junfeng*; Su, Dangsheng*, ACS Catalysis, 2017, 7(5): 3349~3355.

8Xirui, Zhang; Zhaoshun, Meng; Dewei, Rao; Yunhui, Wang; Qi, Shi; Yuzhen, Liu; Kaiming, Deng*; Liu Hongyang*; Ruifeng, Lu*, Energy & Environmental Science, 2016, 9(3): 841~849. (封面)

9 Tingting, Zhang; Hongyu, Zhao; Shengnan, He; Kai, Liu; Liu Hongyang*; Yadong, Yin*; Chuanbo, Gao*, ACS Nano, 2014, 8(7): 7297~7304.

10 Liu Hongyang; Liyun, Zhang; Ning, Wang; Dang Sheng, Su(*), Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53(46): 12634~12638.

11Qiang Fu, Weixue Li, Yunxi Yao, Liu Hongyang, Haiyan Su, Ding Ma, Xiangkui Gu, Limin Chen, Zhen Wang, Hui Zhang, Bing Wang, Xinhe Bao(*), Science, 2010, 328, 1141.

 

学术活动(近期国际国内会议报告及任职等):

近五年在国内、国际会议作学术报告20余次,其中邀请报告10余次。

 

近期获得专利

申请专利25项,已经授权11项。

 

招生方向:

欢迎化学、材料,愿意从事催化材料、纳米碳材料、负载型金属催化材料、化石能源高效转化与利用等方向学生报考。