院士：集七領域于一身，書寫環境材料與能源之傳奇

1.鄒志剛院士及其團隊介紹

鄒志剛：中國科學院院士，發展中國家科學院院士，南京大學環境材料與再生能源研究中心主任。長期從事光催化材料的設計、制備、反應機理及其應用的基礎研究。另外，他們團隊還涉及電池、照明材料、光電材料等的研究。其中長江學者特聘教授1人（李朝升）、長江學者講座教授1人、國家自然科學基金杰出青年（B類）獲得者1人（劉建國）。關于該團隊成員更加詳細的信息資料，可以參考主頁：https://ererc.nju.edu.cn。

2.團隊發文情況介紹

截至目前，在Web of Science網站上，筆者查到鄒志剛院士在Nature?、?PRL?、?Advanced Materials?、?Angew Chem Int Ed?、?JACS?等一流國際期刊已經發表SCI論文約529篇，同行引用高達1.9萬余次，H因子為66（見figure1）。該團隊現有教授7人，副教授2人。

Figure 1 鄒志剛院士發表論文引文報告

筆者在這里需要注明的是這些文章并不全是鄒志剛院士為第一或者通訊作者，有些文章里面鄒志剛院士僅僅是掛名，這充分顯示了團隊的協作效應。從figure2中我們可以看出，鄒院士團隊的論文引用量逐年遞增，從數據發展趨勢來看，相信2019年將又是一個高被引豐收年。

Figure 2 鄒志剛院士SCI論文按年份被引頻次

從figure3中可以看出鄒院士團隊的論文主要涉及化學、材料科學、物理、科學技術等方面，其中化學領域的涉及最多。實際上，他們團隊主要的研究方向為光催化和電池方面，化學領域的發文最多也就不足為奇了。

Figure 3鄒志剛院士SCI論文在各領域的分屬情況

Figure 4 給出了鄒志剛團隊SCI論文發表的主要期刊（按發文總量的前十），可以看出絕大數論文發表在了RSC ADVANCES、APPLIED CATALYSIS B ENVIRONMENTAL、JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A等國際一流期刊上。另外該團隊還在Nature、Nature Materials等頂級期刊上發文。當然相對而言，任何一個再牛的團隊在Nature及其子刊的發文數量，都不會太多。從發文期刊上可以看出，他們課題組總體發文質量可謂達到了一流水平。

Figure 4 論文主要發表期刊數

鄒志剛院士率領團隊的研究方向可以分為以下7個方面，其中光催化的研究和應用是他們的主打方向，可以用figure 5特別形象的概括出他們的研究內容。經過團隊成員的長期努力和潛心研究，優秀成果迭出。到目前為止，他們已經獲得國家專利71項、美國專利1項、日本專利2項，并在2014年獲得國家自然科學二等獎。

Figure 5 鄒志剛院士率領團隊的主打研究方向

3.鄒志剛團隊的最新研究成果：

1）由他們團隊的周勇教授牽頭，聯合阿卜杜勒阿齊茲延長大學的Asiri 教授，共同提出了Fe₂O₃納米線陣列和底層薄Sb₂Se₃層組成的直接Z型光陽極體系，該體系成功提高了光電化學水的性能（見 figure 6）。

Figure 6 Sb₂Se₃/Fe₂O₃材料合成的示意圖^[1].

2）周勇教授和南陽師范學院的李濤教授通過調整Mo/Co比提高了三元MoxCo1_xP納米線陣列的析氫性能。其主要原因是Mo和Co的添加比例改變了材料的電子結構和晶格結構。其中Mo元素的加入優化了催化劑表面的氫吸收能，改變了固有的晶格結構且形成了高密度的晶格邊界，從而分離了催化劑電子和空穴。

Figure 7

（a）和（b）為CoP 與Mo_0.25Co_0.75納米線纜的透射照片；（c）和（d）為CoP 與Mo_0.25Co_0.75納米線纜的高分辨透射圖；（e）和（f）為CoP 與Mo_0.25Co_0.75納米線纜的SAED圖；（g）為Mo_0.25Co_0.75納米線纜的STEM圖；（h）Co元素的EDS能譜；（i）和（j）分別為Mo_0.25Co_0.75P的Mo和P元素能譜[2]。

3）團隊教授李朝升等人發現由{012}, {210}, {115}和{511}等多個高指數的方面圍成的高度對稱，24面，凹面的BiVO₄多面體，在可見光下，可以大大提高光催化O₂的量子產率。在光照射420nm的幅度范圍內，氧氣的產率高達30.7%左右，刷新了BiVO₄的新記錄（figure 8）。

Figure 8

S₂₄樣品的透射照片（a1和b1）；（a2和b2）樣品的FE-SEM照片；（c）和（d）分別為Plane1和Plane2的HRTEM照片[3]。

4)?團隊于振濤教授在黑磷納米片的邊部添加Co₂P助催化劑，從而形成了Co-P鍵，作為原子級電荷轉移通道來促進Co₂P/黑磷納米片光催化劑光生電荷的轉移，其光催化產H₂效率是普通黑磷納米片光催化劑的37倍左右_。且這種新型的催化劑可以抑制黑磷納米片的降解，提升穩定性。

Figure 9 Co₂P/黑磷納米片光催化劑的合成示意圖^[4]

5)?李朝升牽頭，發現非化學計量學缺陷改變了氮氧化物的N/O比例，從而進一步可以改變催化劑的電子結構以及電荷運輸行為。他們利用TaON作為原型材料，發現調節O/N比例可以劇烈的改變其催化活性。O/N比例這樣的非化學計量缺陷可以控制催化劑空間電荷層寬度以及TaON薄膜導電性，從而極大的促進了太陽能分解水產氫氣。

Figure 10 調節與TaON中O/N比值相關的非化學計量缺陷的示意圖和已獲得的TaON粉末照片^[5]

6)團隊成員周勇團隊合成了原子級別的單晶InVO₄薄膜片，其厚度大約為1.5nm。研究發現沿著[110]方向的InVO₄原子層具有高度的選擇性，且在水蒸氣環境中能有效的光催化還原CO₂成CO。這種結構可以縮短載流子從內部到表面的傳輸距離，從而允許更多的電子積累在表面，從而促進了快速的CO₂還原。另外，InVO₄原子層的{110}晶面族對CO的束縛作用較弱，可以快速的形成CO。

Figure 11

（a）InVO₄納米薄片的TEM圖；（b）部分放大的區域；（c）裝置的高分辨透射；（d）c圖中對應的FFT模型；（e）納米片的晶體模型^[6]

7)團隊成員劉建國教授和日本電氣通信大學的趙曉教授相互合作，開發了一種集成的單電極方法，揭示了原子步驟的模板作用:干擾界面水網絡，從而影響電催化劑的反應活性。

Figure 12 單電極方法示意圖^[7]

參考文獻：

[1] Aizhen Liao,Yong Zhou, ?Leixin Xiao et al. Catalysis Science & Technology.2019

[2] Yintong Zhang, Zhiyuan Wang, Feng Du et al .J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 14842

[3] Jianqiang Hu, Huichao He, Liang Li, Xin Zhou et al. ChemComm, 2019,?55, 5635

[4]?Yong-Jun Yuan, Zhi-Kai Shen, Shixin Song et al, ACS Catalysis 2019.

[5]?Jianyong Feng, Huiting Huang, Tao Fang et al. Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808389

[6] Qiutong Han, Xiaowan Bai, Zaiqin Man et al. J. Am. Chem. Soc,?2019 ，141 ，13673

[7]?Xiao Zhao, Takao Gunji, Takuma Kaneko et al. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8516?8526.

本文由虛谷納物供稿。

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