潜心研究 努力创新
——周志有事迹介绍
周志有,男,1975年9月出生于福建省古田县,现为厦门大学教授、博士生导师、厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室固定成员。1998年毕业于厦门大学化学系,获学士学位;2004年毕业于厦门大学化学系物理化学专业,获博士学位,导师为孙世刚教授。毕业后留校任教工作至今,主要从事电催化研究。2011年10月~2012年1月在美国加州大学圣塔克鲁斯分校化学系作访问学者。先后承担国家自然科学基金2个重点项目子课题,2个面上项目和1个青年基金。入选2011年度教育部“新世纪优秀人才支持计划。
燃料电池以氢气或者有机小分子为燃料,是一种清洁、高效的电源技术,在电动车等方面具有重要的应用前景。目前燃料电池必须使用铂等贵金属催化剂,导致其价格昂贵,无法商业化。提高铂催化剂活性,降低铂用量,甚至研制可替代铂的非贵金属电催化剂是降低燃料电池成本,是破解对铂等贵金属依赖难题的有效途径。周志有教授的研究工作围绕燃料电池电催化而开展,在(贵金属、非贵金属)电催化制备、电化学原位红外光谱和电催化反应机理等方面方向取得了创新性的成果。
(一)自行编制了恒电位仪控制软件,可灵活方面地改变电位波形,从而实现精细调控纳米晶的成核、生长、溶解和表面结构,作为主要研究骨干,参与了创建电化学法制备高指数晶面结构铂族金属纳米晶催化剂,突破晶体生长趋于最低表面能的限制,首次成功制备出具有高催化活性的高指数晶面二十四面体铂纳米晶催化剂。成果发表在Science (2007, 316, 732-735,第二作者)。该成果被同期Science的专文评价为“纳米催化剂合成的重大突破”;入选2007 年度“中国基础研究十大新闻”;被评为2007 年度“中国高等学校十大科技进展”。在此基础上,进一步制备出粒径与商品铂催化剂相当的碳载高指数晶面结构铂纳米催化剂,显著了提高铂的利用率。所得到的催化剂不但对乙醇电氧化的催化活性高,而且有利于打断碳-碳键,促使乙醇完全氧化,使其释放更多的化学能,从而提高燃料电池效率。
(二)通过筛选含氮前驱体和炭黑表面修饰,制备出对燃料电池阴极氧气还原具有优异催化活性的铁-氮-碳(FeNx/C)三元非贵金属电催化剂。并通过系统研究一系列小分子、离子对FeNx/C还原氧气催化性能的影响,揭示了酸性介质中FeNx/C催化剂活性位的本质,即以FeIII形式存在铁元素主导氧气还原的催化过程。
(三)通过自行设计的仪器接口和编制的控制软件,建立了迄今为止时间分辨率最高(10ms)的电化学原位步进扫描时间分辨红外反射光谱,跟踪反应历程,获得了一系列快速电化学反应的动力学。针对有机物电氧化往往生成多种产物,使得红外谱峰相互叠加,难以定量分析的问题,发展出一种定量的谱图解析方法,可获得各条反应途径的选择性和动力学,揭示分子水平上的反应机理。
迄今已在Science, J Am Chem Soc、Angew Chem Int Ed、Chem Soc Rev、J Phys Chem C等国际权威学术刊物上发表论文100余篇,被SCI他人引用4000余次。2013起担任德国Springer出版社的Electrocatalysis《电催化》期刊编委(SCI收录,IF=2.09)。所参加的“电催化表面结构效应和反应机理研究”的成果获得2008 年教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖(排名第二);“电催化剂的表面结构效应、设计合成和反应机理研究”成果获得2013年度国家自然科学奖二等奖(排名第二)。