主讲人：范修军 教授

报告题目：功能纳米材料CVD法制备及其电化学性能研究

报告时间：2018年5月7日 15:30-16:30

报告地点：ND229

摘要：热丝-CVD（HF-CVD）常见于生长高熔点合金材料，如金刚石、碳化钨、碳化硅（SiC）等。热丝-CVD 具有生长温度高，其热丝温度最高可达2200 ^oC，而炉体可以维持在相对较低的温度。在此条件下，碳源气体被活化、裂解与金属衬底发生反应，生成相应的金属碳化物。此外，热丝-CVD它具有高度的灵活性和可扩展性，易于扩展到大规模制备。热丝-CVD利用金属而不是汽化的含金属试剂作为前驱体，不引入其他杂质，具有设备容易放大，均匀性好等特点。本工作基于热丝-CVD法，利用热丝-CVD所产生的原子态氢制备了垂直石墨烯纳米带 (VA-GNRs)和碳纳米洋葱-石墨烯纳米带 (OLCs-GNRs)，碳化钨-碳纳米管 (WC-CNTs)、M₃C (M: Fe, Co, Ni)和碳化钼-石墨烯纳米带 (Mo₂C-GNRs) 的复合材料，提出了原子态氢制备碳基纳米材料的生长机理。将VA-GNRs、OLCs-GNRs、WC-CNTs、M₃C–GNRs和Mo₂C-GNRs分别应用于电化学能源存储与转换之中，获得了高能量密度、高功率密度的超级电容器和高活性、高稳定性电化学催化剂。本研究方法可以方便地扩展到其他碳化物和氮化物纳米结构的设计与制备之中，弥补传统化学方法在制备纳米材料方面的不足。

关键词：碳基纳米材料；电催化；析氢反应；超级电容器；能量存储与转化

参考文献：

1. Fan, X.; Yuanyue Liu; Shuai Chen; Jianjian Shi; Juanjuan Wang; Ailing Fan; Wenyan Zan; Sidian Li; William A. Goddard III; Xian-Ming Zhang. Defect-Enriched Iron Fluoride-Oxide Nanoporous Thin Films Bifunctional  Catalyst for Water Splitting. Nat. Commun., 2018, 已接收.

2. Fan, X.; Liu, Y.; Peng, Z.; Zhang, Z.; Zhou, H.; Zhang, X.; Yakobson, B. I.; Goddard, W. A.; Guo, X.; Hauge, R. H.; Tour, J. M. Atomic H-Induced Mo₂C Hybrid as an Active and Stable Bifunctional Electrocatalyst. ACS Nano 2017, 11, 384-394.

3. Fan, X.; Peng, Z.; Ye, R.; Zhou, H.; Guo, X. M₃C (M: Fe, Co, Ni) Nanocrystals Encased in Graphene Nanoribbons: An Active and Stable Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Hydrogen Evolution Reactions. ACS Nano 2015, 9, 7407-7418.

4. Fan, X.; Zhou, H.; Guo, X. WC Nanocrystals Grown on Vertically Aligned Carbon Nanotubes: An Efficient and Stable Electrocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction. ACS Nano 2015, 9, 5125-5134.

5. Fan, X.; Peng, Z.; Wang, J.; Ye, R.; Zhou, H.; Guo, X. Carbon-Based Composite as an Efficient and Stable Metal-Free Electrocatalyst. Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 3621–3629.

报告人介绍：范修军，工学博士，山西大学晶态材料研究所硕士研究生导师，教授。2008-2011于北京工业大学凝聚态物理学专业学习，获理学硕士学位。2011-2015 北京工业大学微电子学与固体电子学专业学习，获工学博士学位。其中 2012-2014 在美国 Rice University-Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology 材料物理与化学联合培养博士研究生，导师：James M. Tour。发表 SCI 论文 30 余篇，包括 ACS Nano、Nano Lett、Adv. Funct. Mater.、J. Mater. Chem. A、Nanotech.、J. Alloys Compd. 等国际知名刊物。申请国家发明专利 18 项，其中授权13 项。同时为Small、ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Mater. Chem. A、Nano Res.、ACS Catal. 等国际期刊的审稿人。

主要研究领域：纳米功能材料在能源领域的应用，主要涉及无机纳米材料CVD法制备及其在能源电化学中应用，包括超级电容器、锂离子电池、空气电池、电化学析氢、析氧反应等。