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pzypdl: 回帖置頂 2013-05-13 16:40:34
學(xué)術(shù)方向和主要工作:
辛勤研究員積四十余年的努力致力于催化劑和催化反應(yīng)的原位表征研究,主要研究領(lǐng)域?yàn)椋航饘?載體相互作用 和 C1 化學(xué);加氫精制和催化新材料;低碳烴氧化;直接醇燃料電池。先后發(fā)表500余篇論文,其中2000年以來(lái) SCI 收錄290余篇,國(guó)際會(huì)議41 篇,引用次數(shù)達(dá)到5700余次,平均單篇引用率:19次(椐科技網(wǎng)2010年數(shù)據(jù)世界科技論文單篇平均引用率最高國(guó)家瑞士、美國(guó)為16次和15次),H沖擊因子:40,其中他引為4500余次。申請(qǐng)專(zhuān)利44件,其中美國(guó)、韓國(guó)專(zhuān)利6,授權(quán)專(zhuān)利14件。主編、合作主編專(zhuān)著6部(英文專(zhuān)著一部),受?chē)?guó)際學(xué)術(shù)刊物邀請(qǐng)的綜述性論文5篇,國(guó)際邀請(qǐng)報(bào)告20次。先后主持了由科技部、基金委、中科院資助同比利時(shí)魯汶大學(xué)、Appl. Catal.雜志主編B. Delmon 教授實(shí)驗(yàn)室,英國(guó)利物浦大學(xué)J. Molecular Catalysis 雜志主編E. Derouane 教授實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)通用氣車(chē)公司、韓國(guó)三星公司等九個(gè)國(guó)家的長(zhǎng)期國(guó)際科技合作項(xiàng)目。由于組建催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)險(xiǎn)室所做出的貢獻(xiàn)榮獲由國(guó)家計(jì)委、科委、中科院等七部委聯(lián)合頒發(fā)的金牛獎(jiǎng)。培養(yǎng)和聯(lián)合培養(yǎng)了碩士、博士研究生和出站博士后50余人,其中有11人獲中科院院長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金和冠名獎(jiǎng),16人晉升為教授。辛勤研究員長(zhǎng)期從事催化基礎(chǔ)研究,主要是著眼于催化劑表面吸附態(tài)化學(xué)和催化劑表征研究(探針?lè)肿拥姆肿庸庾V)以及反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)方面的研究。從1962年以來(lái),經(jīng)四十余年的努力,先后建立了以光柵紅外光譜,傅氏紅外光譜儀,激光拉曼光譜,傅氏變換拉曼光譜,四極質(zhì)譜儀,中常壓反應(yīng)裝置等為主要設(shè)備的原位分子光譜實(shí)驗(yàn)室。開(kāi)發(fā)建立了一系列的催化劑原位表征方法,形成了在國(guó)內(nèi)外屬一流的,并且有一定影響的原位分子光譜實(shí)驗(yàn)室。其所發(fā)展的原位紅外光譜方法已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外百余個(gè)實(shí)驗(yàn)室采用。近年來(lái)(1998-2010)籌建了直接甲醇燃料電池實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)展了直接甲醇燃料電池電極催化劑的研究。和遼寧師范大學(xué)合作籌建了催化和功能材料實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)展了釩基發(fā)光材料與變色材料的研究。
學(xué)術(shù)成果及其簡(jiǎn)介:
一,建立和發(fā)展了在催化研究中原位紅外和紫外拉曼光譜技術(shù)和方法:
催化劑和催化反應(yīng)原位研究方法的研制是發(fā)展催化科學(xué)的核心問(wèn)題之一。經(jīng)過(guò)三十余年的努力,研制開(kāi)發(fā)了雙光束石英紅外吸收池,原位拉曼光譜池等系列原位紅外和拉曼光譜技術(shù)和方法。被美國(guó)加洲大學(xué)B.C.Gates教授實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)西北大學(xué) W.M.H. Sachtler教授和H.Kung教授實(shí)驗(yàn)室、比利時(shí)魯汶大學(xué)B.Delmon教授實(shí)驗(yàn)室等國(guó)內(nèi)外100余個(gè)實(shí)驗(yàn)室采用并獲得好評(píng)。先后主編了“催化研究中的原位技術(shù)”和“固體催化劑研究方法”“現(xiàn)代催化研究方法”等六本專(zhuān)著(北京大學(xué)出版社、科學(xué)出版社…) 推動(dòng)了原位紅外光譜方法在催化研究中的應(yīng)用。常規(guī)拉曼光譜由于激光熒光存在,影響了它在催化研究中的應(yīng)用。與李燦等同志合作,研制了應(yīng)用于催化研究的紫外區(qū)到可見(jiàn)區(qū)的連續(xù)可調(diào)的共振拉曼光譜儀。紫外共振拉曼光譜技術(shù)的靈敏度具有比可見(jiàn)激光拉曼光譜技術(shù)高幾個(gè)量級(jí)的優(yōu)點(diǎn),利用紫外激光激發(fā)骨架氧原子和過(guò)渡金屬原子之間的p-d電荷轉(zhuǎn)移躍遷,發(fā)現(xiàn)共振拉曼可選擇性地將骨架雜原子相關(guān)的特征拉曼信號(hào)增強(qiáng)近三個(gè)數(shù)量級(jí);谶@一原理鑒定了微孔和中孔分子篩的骨架過(guò)渡金屬雜原子,建立了半定量確定骨架雜原子含量的拉曼光譜方法。開(kāi)拓了紫外拉曼光譜應(yīng)用于催化研究的新領(lǐng)域。紫外拉曼光譜技術(shù)的研制和在催化研究中的應(yīng)用被著名的Chemical & Engineering News評(píng)述為近年來(lái)催化原位表征研究的重要進(jìn)展之一。
二, 開(kāi)拓發(fā)展了利用 CO 和 NO 共吸附紅外光譜的雙分子探針?lè)椒ǎ?br />
在催化劑工作狀態(tài)下活性中心、活性相的研究一直是催化基礎(chǔ)研究的核心課題。通常用探針?lè)肿拥募t外光譜研究催化劑表面活性中心是基于化學(xué)吸附原理及其特征紅外光譜變化反映了活性中心的配位狀態(tài)、化學(xué)環(huán)境變化。辛勤研究員等人利用原位紅外光譜方法同 CO 和NO 化學(xué)吸附相結(jié)合發(fā)展的雙分子探針?lè)椒ɑ诟?jìng)爭(zhēng)化學(xué)吸附原理和吸附分子的紅外光譜變化,可同時(shí)反映出不同活性中心化學(xué)環(huán)境和配位狀態(tài)的變化及其相互作用。當(dāng)用雙探針?lè)椒ㄑ芯苛蚧瘧B(tài)的CoMo/Al2O3 催化劑時(shí),發(fā)現(xiàn):?jiǎn)为?dú) CO吸附不能區(qū)別Co 中心和Mo 中心,CO和NO共吸附時(shí)可以有效地區(qū)別Co 中心和不同的 Mo中心。并且發(fā)現(xiàn)Co 的存在促進(jìn)了低配位 Mo中心的生成,第一次從實(shí)驗(yàn)上證明氫從 Co中心溢流"spillover"到Mo 中心促進(jìn)低配位Mo中心的形成。這些結(jié)果在第九屆國(guó)際催化大會(huì)報(bào)告后,美國(guó)Delaware 大學(xué)G. Alex Mills 教授在大會(huì)總結(jié)報(bào)中指出:“雙探針紅外光譜方法是催化研究方法進(jìn)展之一…”;國(guó)際應(yīng)用催化雜志主編 B.Delmon 教授在第一屆世界石油大會(huì)的特邀報(bào)告中稱(chēng):“雙分子探針紅外光譜方法開(kāi)拓了一個(gè)十分重要的研究領(lǐng)域…”。
三,直接醇燃料電池催化劑研究進(jìn)展:
辛勤研究員于1998年開(kāi)展了直接醇燃料電池研究,經(jīng)過(guò)10年的刻苦努力組建了兵種齊全設(shè)備精良的直接醇燃料電池實(shí)驗(yàn)室。由于在直接醇燃料電池方面的工作和創(chuàng)新性的結(jié)果在2006年被美國(guó)斯坦福大學(xué)邀請(qǐng)?jiān)贕CEP(Global Climate & Energy Project )上做題目為:Electrochemical Activation of Liquid Fuels 的大會(huì)報(bào)告;被第五屆國(guó)際電催化劑委員會(huì)邀請(qǐng)為代表中國(guó)的委員并在大會(huì)上做報(bào)告;2005年在加拿大召開(kāi)的電化學(xué)系統(tǒng)新材料大會(huì)邀請(qǐng)做題為:The Effect of Microstructuer & Components of Pt-based Electro-catalysts on the Performance of DAFC 報(bào)告;受?chē)?guó)際電化學(xué)報(bào)主編邀請(qǐng)做為客座編輯為其出專(zhuān)刊。
1 發(fā)展了制備高負(fù)載、高分散碳載貴金屬電催化劑的EG方法
燃料電池對(duì)催化劑要求高分散、高負(fù)載、高穩(wěn)定且導(dǎo)電。目前,用于燃料電池的催化劑多采用高負(fù)載碳載貴金屬(40-60wt%),這對(duì)催化劑的制備提出了新的要求。EG法采用乙二醇等混合醇在催化劑制備過(guò)程中既做保護(hù)劑又做還原劑。通過(guò)調(diào)節(jié)醇/水比可以精確調(diào)節(jié)金屬粒子大小將其用于40-60%Pt/C和PtRu/C可以獲得納米級(jí)催化劑。這種方法可以用于其他貴金屬碳載催化劑。在高負(fù)載催化劑制備中比起其他方法具有明顯的優(yōu)越性。這一技術(shù)上的進(jìn)步對(duì)燃料電池的發(fā)展具有重要的實(shí)際意義。(先后在 Chem. Comm.,JPC,PCCP 等雜志社上發(fā)表,美國(guó) Iowa 大學(xué)的 Drew C. 教授在Current Status of Direct Methanol Fuel Cell Technology 一書(shū)中大篇幅的引用了我們的論文結(jié)果。受美國(guó)加州大學(xué)G.A.Somorjai 教授等邀請(qǐng)為其專(zhuān)著Nanotechnology in Catalysis Vol. 1,Vol.2撰寫(xiě)了專(zhuān)論文章。
2,率先將多壁碳納米管用于燃料電池催化劑載體
在碳載貴金屬電催化劑研究中率先利用多壁碳納米管做為催化劑載體。首先利用調(diào)變碳納米管表面基團(tuán)的技術(shù)著力解決了高擔(dān)載量貴金屬的負(fù)載問(wèn)題,又解決了膜電極制備的中催化劑表面和質(zhì)子交換膜之間的匹配問(wèn)題后,發(fā)現(xiàn)碳納米管負(fù)載相同量鉑其比功率明顯高于一般常用的碳載體,其電化學(xué)穩(wěn)定性也好于常規(guī)碳載體。這對(duì)提高燃料電池的比功率和穩(wěn)定性具有重要意義。這些結(jié)果在JPC 和CARBON 上發(fā)表后受到了同行的極大重視,其引用次分別為515次和260次, 根椐ACS統(tǒng)計(jì), 在 JPC-A+B+C 上,2001年以來(lái)發(fā)表的23000余篇論文中引用次數(shù)該論文排名第24位。這一工作受到了同行的廣泛關(guān)注。其后國(guó)外的一些著名實(shí)驗(yàn)室也開(kāi)展了這方面的研究。應(yīng)英國(guó) Newcastle 大學(xué)、挪威科技大學(xué)等要求開(kāi)展了合作研究。
3, PtSn/C直接乙醇燃料電池催化劑具國(guó)際領(lǐng)先水平
考慮到甲醇的毒性和能量密度,辛勤和他的研究生在國(guó)際上較早的開(kāi)展了直接乙醇燃料電池研究。在系統(tǒng)考察的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出PtSn/C系列電催化劑其功率密度達(dá)80mw/cm2(現(xiàn)已達(dá)100 mw/cm2)遠(yuǎn)高于目前國(guó)際上報(bào)導(dǎo)的最高水平(50mw/cm2)。并發(fā)現(xiàn)由于Sn 加入導(dǎo)至Pt 的晶胞膨脹(Ru的引入導(dǎo)至Pt 的晶胞收縮),Pt3Sn/C 是乙醇電催化氧化的活性相。還發(fā)現(xiàn)四價(jià)Sn 做為催化劑前體有利于Pt3Sn形成。這些結(jié)果在Appl. Catal.,J Powe of Sources 等雜志上發(fā)表后引起了同行的很大關(guān)注。美國(guó) St Luois 大學(xué)的Sheller D。Minteer 教授在他的專(zhuān)著中(Direct Ethanol Fuel Cells大篇幅引用了我們的10篇論文的結(jié)果。最近意大利 Ermete Antolini教授在為J. Power Sources撰寫(xiě)的Catalysts for direct ethanol fuel cell 綜述中也大篇幅引用了我們的9篇論文,幾乎是我們?cè)缙诎l(fā)表的全部論文。希臘THESSALY大學(xué)、西班牙CNRS石油和催化研究所和韓國(guó)三星公司技術(shù)研究院主動(dòng)提出同其開(kāi)展合作研究。美國(guó)加州大學(xué)G.A.Somorjai教授等邀請(qǐng)為其專(zhuān)著Nanotechnology in Catalysis Vol. 3撰寫(xiě)了專(zhuān)論文章。
重要學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)等:
1.加氫脫硫催化劑表面活性相和氫溢流現(xiàn)象的研究
(1992年度中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)二等獎(jiǎng) (1))
2.在催化研究中的原位分子光譜方法及其進(jìn)展
(其中雙束紅外吸收池曾獲:1982年中國(guó)科學(xué)院科技成果二等獎(jiǎng) (1))
3.氧化物表面活性氧物種及其低碳烴活化和氧化的研究
(1993年度獲中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)二等獎(jiǎng) (2))
4. 丙烷氧化脫氫制丙烯的釩鎂氧(V-Mg-O)催化劑活性相表征
(1998年度國(guó)家自然科學(xué)基金委成果獎(jiǎng) (2))
5. 紫外拉曼光譜儀研制和在催化研究中的應(yīng)用
(1998年獲中國(guó)科學(xué)院發(fā)明二等獎(jiǎng)。(2) ; 1999年獲國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng) (2))
6. Ru催化劑上CO吸附態(tài)和活性相調(diào)變規(guī)律的研究
(獲1987年中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)三等獎(jiǎng) (1))
7. 軟X射線出現(xiàn)電勢(shì)譜儀研制的應(yīng)用
(獲1982年中國(guó)科學(xué)院科學(xué)技術(shù)成果二等獎(jiǎng) (2))
8.“煤基微納米炭材料的選控制備及其催化性能研究”
2008年教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)(5)
9. “納微米炭素材料的選控制備、結(jié)構(gòu)與性能及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究”
2008年遼寧省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)(4)。
10. 1994年由于組建催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)險(xiǎn)室所做出的貢獻(xiàn)榮獲由國(guó)家教委、科委、中科院等七部委聯(lián)合頒發(fā)的金牛獎(jiǎng)。
11. 兩次(1994;1996)獲中國(guó)科學(xué)院優(yōu)秀博士生導(dǎo)師獎(jiǎng)和一次杰出貢獻(xiàn)教師獎(jiǎng)
主要學(xué)術(shù)專(zhuān)著:
1. 主編《現(xiàn)代催化研究方法》由科學(xué)出版社2009 04出版(辛勤、羅孟飛).
2. 主編《固體催化劑研究方法》由科學(xué)出版社出版。(2005)
3. 同李燦合作主編催化叢書(shū)《Spillover and Migration of Surface Species
on Catalysts--Studies in Surface Science and Catalysis112》由荷蘭 ELSEVIER 出版社出版(1997)。
4. 主編《催化研究中的原位技術(shù)》由北京大學(xué)出版社出版(1993)。
5. 同尹元根合編“多相催化劑研究方法”由化學(xué)工業(yè)出版社出版(1988)。
6. 同王宗明合編《應(yīng)用光譜技術(shù)》由北京科技出版社出版(1985)。
*主編《現(xiàn)代催化化學(xué)》由科學(xué)出版社2011年待出版 辛勤、徐杰
部份學(xué)術(shù)論文:
1.Surface Sites of Alumina-Supported Molybdenum Nitride Characterized by FTIR, TPD-MS, and Volumetric Chemisorption
Shuwu Yang, Can Li, Jiang Xu, Qin Xin
J. Phys. Chem., 102 (1998) 6986
2.Surface Coordination Structure of Molybdate with Extremely Low Loading on g-Alumina, Characterized by UV Resonance Raman Spectroscopy
Guang Xiong, Can Li, Zhaochi Feng, Pinliang Ying, Qin Xin and Jianke Liu
J. Catal., 186(1999) 234
3.Microcalorimetric Study of H2 Adsorption on Molybdenum Nitride Catalysts
A. Guerrero-ruiz, Qin Xin, Yaojun Zhang, A.Maroto-Valiente and I.Rodriguez-Ramos
Langmuir, 15 (1999) 4927
4.Sulfur Effect on Mo2N/g-Al2O3 Catalyst Studied by in situ FT-IR Spectroscopy
Zili Wu, Yongjun Chu, Shuwu Yang, Zhaobin Wei, Can Li and Qin Xin
J. Catal., 194 (2000) 23
5.An IR Study on Selective Hydrogenation of 1,3-Butadiene on Transition Metal Nitrides: 1,3-Butadiene and 1-Butene Adsorption on Mo2N/gAl2O3 Catalyst
Zili Wu, Zhixian Hao, Pinliang Ying, Can Li and Qin Xin
J. Phys. Chem. B, 104 (2000) 12275
6.Wenzhen Li,Changhai Liang,Weijiang Zhou,Jieshan Qiu,Zhenhua, Zhou,Gongquan
Sun,Qin Xin, Preparation and Characterization of Multiwalled Carbon
Nanotube-Supported Platinum for Cathode Catalysts of Direct Methanol Fuel Cells,
J. Phys. Chem. B, 107 (2003) 6292-6299
7.Weijiang Zhou,Zhenhua Zhou,Shuqin Song,Wenzhen Li,Gongquan Sun, Panagiotis
Tsiakaras, Qin Xin, Pt based anode catalysts for direct ethanol fuel cells,
Appl. Catal. B: Environ., 46 (2003),273-285.
8.Luhua Jiang, Gongquan Sun, Zhenhua Zhou, Shiguo Sun, Qi Wang, Shiyou Yan,
Huanqiao Li, Juan Tian, Junsong Guo, Bing Zhou, Qin Xin, Size-Controllable Synthesis
of Monodispersed SnO2 Nanoparticles and Application in Electrocatalysts,
J. Phys. Chem., 109 (2005) 8774-8778.。
9.Zhenhua Zhou, Suli Wang, Weijiang Zhou, Guoxiong Wang, Luhua Jiang, Wenzhen
Li, Shuqin Song, Jianguo Liu, Gongquan Sun, Qin Xin, Novel synthesis of highly active
Pt/C cathode electrocatalyst for direct methanol fuel cell,
Chem. Commun., 2003 394-395.10。
10.GCEP 斯坦福大學(xué)邀請(qǐng)報(bào)告 2005. 8: Electrochemical Activation of Liquid Fuels.
(Development of electrocatalysts for direct alcohol fuel cells)。
1991-2011年間發(fā)表論文SCI-引用情況:
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