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先进能源与传感技术实验室简介Novel Energy and Sensing Technology NEST徐甲徐甲强强(;021-66132406)上海大学理学院化学系2012.101.2上海大学校区分布上海大学校区分布主校区：主校区：主校区：主校区：宝山校区宝山校区宝山校区宝山校区副校区：副校区：副校区：副校区：延延延延长长长长校区校区校区校区 嘉定校区嘉定校区嘉定校区嘉定校区本科生：24500人研究生：8700人留学生：2800人2.3主校区职工总数：5087人其中：教师：2832人其中：教授：487人 副教授：870人理学院化学系3.课题组课题组研究研究队队伍伍-教教师师：11人人n总顾问：潘庆谊教授，65岁、博士n负责负责人：徐甲人：徐甲强强教授，教授，49岁岁、博士、博士生、博士、博士生导师导师、纳纳米材料与气体米材料与气体传传感器感器n董晓雯：58岁、副教授、硕士生导师、合成化学与新能源材料n安保礼：44岁、副教授、博士、硕士生导师、稀土发光材料与催化n程知萱：50岁、副教授、博士、硕士生导师、合成化学与气体传感器n向群：50岁、副教授、博士、硕士生导师、光催化与气体传感器n董俊萍：39岁、副教授、博士、硕士生导师、多孔材料与生物传感器n袁安保：49岁、副教授、博士、硕士生导师、新能源材料与电化学n赵宏滨：38岁、博士后、新能源材料与电化学n段智明：33岁、博士后、有机化学与新能源n王玉芹：31岁、实验师、硕士、新能源材料与电化学n职职称称结结构构：教授：人；副教授：6人；中级3人n学学历结历结构构：博士：9人，硕士1人，大学：人n年年龄结龄结构：构：60:1人;50:3人;40:3人;30:3人4.博士研究生：5人硕士研究生：18人研究研究队队伍伍-学生：学生：23人人5.研究方向研究方向n基基础础研究研究纳米结构材料的控制合成与设计 一维纳米材料、多面体、介孔材料、空心球、核壳结构纳米材料等、无机有机杂化材料研究第一性原理、分子动力学在纳米材料结构与性能关系研究上的应用n应应用研究用研究化学与生物传感器（特色是气体传感器）新能源（锂离子电池、超级电容器、燃料电池、光催化）环境保护（气体吸附与净化、废水治理与金属回收）医学影像（荧光标记、磁性标记）6.实验实验室室设备设备7.承担的主要承担的主要项项目目 9 9项项n功能化SBA-15修饰的QCM气体传感器研究（11-13）国家自然科学基金（徐甲强、程知萱在研）超精密气浮系统压力的感测与控制研究（10-12）数字制造装备与技术国家重点实验室（徐甲强在研）n纳米材料在制冷剂检漏仪中的应用（11-13）江苏省“双创人才引进项目”（徐甲强在研）紫外光固化涂料的研究（12-14）上海腾粤化工有限公司（向群、徐甲强在研）室内环境质量的监测与控制研究（12-15）河南圣玛斯光电科技有限公司（徐甲强、董俊萍在研）8.承担的主要承担的主要项项目目n功能化介孔材料的合成、表征及其在高性能化学传感器中的应用（10-12）传感技术国家重点实验室开放课题（向群在研）n多孔结构对氧化铟气敏性能的影响（11-13）上海市教委发展基金（程知萱在研）n用于FET传感器的贵金属/MO纳米线组装体系研究（11-13）上海市自然科学基金（向群在研）n高性能锂硫电池电极材料研究（12-14）上海市教委发展基金（赵宏滨在研）“纳米材料化学”重点学科子课题：纳米结构材料与器件 上海市教委（徐甲强等在研）稀土配合物SiO2荧光探针的制备及其应用研究（12-15）上海市自然科学基金（安保礼）n水系超级电容器材料研究（12-15）上海市教委创新基金（袁安保）9.学学术术影响影响n气体气体传传感器感器国国际领际领先先在气体传感器专业最高期刊SCI 2区杂志Sensors and Actuators B（IF=3.8）上发表论文18 篇，单篇最高被引238 次，进入国际前50 篇之内；被引50 次以上文章7 篇;ESI高引用文章5篇。J MaterChem文章被选为封底文章以gas sensing关键词检索SCI所发论文64篇，进入国际前20名，国内作者第二名在德国国际化学传感器会议、中美生物启发与先进传感技术研讨会、韩国亚洲化学传感器会议、中日韩MEMS/NEMS会议、亚洲先进材料会议、国际电化学会议做邀请报告或口头报告10次，墙展报告18。应邀为传感技术国家重点实验室学术年会做特邀报告1次；为中美先进传感技术研讨会做邀请报告1次。国家自然科学基金委员会信息科学1、3、4、5处，无机化学，无机非金属材料处同行评审专家。4 全国气湿敏传感技术专业委员会常务副主任、挂靠单位，国内气体传感器领域首选合作伙伴，促成河南汉威成功上市，帮助徐州精英电器技术公司解决R134a的检漏难题。帮助微系统所解决了痕量TNT及沙林毒气检测的难题。10.学学术术影响影响n纳纳米米结结构材料控制合成与构材料控制合成与设计设计国国际际先先进进在国际区杂志Adv Funct Mater,J Mater Chem,Nanotechnology，2区杂志J Phys Chem C，Cryst Growth Des,CrystEngComm上发表论文10篇；J MaterChem文章被选为封底文章2 承担过国家自然科学基金和上海市纳米专项项目多项，国家自然科学基金委员会同行评审专家3 设计合成的纳米结构材料明显地提高了气体传感器的灵敏度、选择性和稳定性；提高了锂离子电池电极材料的容量和循环性能；催化剂的催化活性已能合成量子点、纳米片、纳米线、有序介孔材料、空心球、核壳结构纳米材料和有机无机杂化材料等各种形貌的单体及其自组装材料；能够理解纳米材料结构与性能的关系并进行材料的结构和性能设计。11.气体气体传传感器感器设计举设计举例例1 贵金属纳米晶氧化锌纳米线组装体系半导体气体传感器2 表面功能化的SBA-15有序介孔材料制备及其质量型气体传感器设计12.一一维维ZnO纳纳米材料气敏性能研究米材料气敏性能研究ZnO纳纳米米线线的的长长期期稳稳定性比定性比纳纳米米颗颗粒和粒和纳纳米棒要好，米棒要好，但是灵敏度和但是灵敏度和选择选择性仍需要提高性仍需要提高13.贵金属纳米晶氧化锌纳米线材料设计浸浸渍渍法制法制备备N.Yamazoe/Sensors and Actuators B,5(1991)7-19理想的理想的结结构构14.化学自组装策略Nanotechnology 21(2010)28550115.PdZnO组装体系+16.17.Pd QDs 修修饰饰ZnO 纳纳米米线线的气敏性能的气敏性能Pd QDs 修修饰饰的的ZnO纳纳米米线线与与纯纳纯纳米米线对线对不同气体的响不同气体的响应应Pd QDs 修修饰饰的的ZnO纳纳米米线线与与纯纳纯纳米米线对线对不同不同浓浓度度H2S气气体的响体的响应应18.Vs与与PdCl2溶液浸溶液浸渍掺杂渍掺杂的的对对比比19.稳稳定性定性测试测试Y.Zhang,Q.Xiang,J.Q.Xu,et.al,J Mater Chem.19(2009)4701-4706.20.Pt QDs 修修饰饰的的ZnO纳纳米米线线及其气敏性能及其气敏性能Nanotechnology 21(2010)28550121.Au NPs WO3 NRs and its H2 sensing propertiesTEMDynamic response to 50 ppm H2J Phys Chem C 2010,114,2049-2055SelectivityStability22.Pd NPs SnO2 NWsTEM photo and EDS Response to H2STalant,2010,82,458-46323.Gas selectivity and stabilityRepeatability of gas response24.功能化有序介孔材料的制功能化有序介孔材料的制备备及其及其质质量量型气体型气体传传感器感器设计设计n制备方法：溶胶-凝胶法n主要工作：孔径控制、形貌控制、表面修饰、气体传感器n高的灵敏度，纳克级敏感，但对VOCs灵敏度不够n常温工作、低功耗n选择性差25.我们选择六方薄片状SBA-15 作为QCM的敏感材料?SBA-15 作为敏感材料的优点 大的比表面积 规则的孔径及其有序分布 高的热稳定性 丰富的硅羟基有利于功能化26.SBA-15 对湿度非常敏感Response to relative humidity(RH)Humidity hysteresis loopSensors and Actuators B,2010,144,164-16927.SBA-15制制备备湿度湿度传传感器感器作作为为湿敏元件的特点湿敏元件的特点提高响提高响应应速度和灵敏度速度和灵敏度 检测检测范范围宽围宽（可在（可在1-100%RH检测检测）薄膜型湿敏元件，有利于薄膜型湿敏元件，有利于传传感器的小型化和便携化感器的小型化和便携化 物理吸附：物理吸附：大比表面大比表面积积（1000cm2/g）化学吸附：化学吸附：表面基表面基团团富有硅富有硅羟羟基基28.甲醛传感器 Response to 10ppm HCHOAmino(NH2-)-groups functionalizationGas selectivityethanolH2O29.NH2-SBA-15 HCHO的敏感机理Langmiur 201230.DMMP 传感器Hydroxyl-Functionalization of SBA-15 Fluorinated phenol functional groups can enhance hydrogen-bond interaction with basic organophosphorus group of DMMPThe chemical structures of nerve agent sarin and it simulant DMMP 31.Response to DMMPGas selectivityJ Mater Chem 201232.33组组成、形貌可控的双金属成、形貌可控的双金属纳纳米晶在直接甲醇米晶在直接甲醇燃料燃料电电池中的池中的应应用用开开发发双金属双金属纳纳米晶在燃料米晶在燃料电电池方面的池方面的应应用，用，不但可以提高催化不但可以提高催化剂剂的效率，而且的效率，而且还还可以可以显显著著改善改善单单金属催化金属催化剂剂在使用在使用过过程中易于中毒以及程中易于中毒以及催化催化剂剂的腐的腐蚀蚀溶解等溶解等问题问题，更有利于推，更有利于推动动燃料燃料电电池的商池的商业业化化发发展。展。而且而且还还可以通可以通过调节过调节不不同金属同金属间间的比例来的比例来调调控控催化催化剂剂的性能。的性能。双金属催化双金属催化剂剂和商品化和商品化Pt催化催化剂剂的的长长期期循循环环性能性能对对比比图图采用双金属作采用双金属作为为催化催化剂剂，不但可以从，不但可以从控制尺寸形貌方面来改善催化控制尺寸形貌方面来改善催化剂剂的性能，的性能，不同形貌的不同形貌的PtRhPtRh催化催化剂剂在碳在碳载载体表面的体表面的TEMTEM和和SEMSEM图图Adv Funct Mater,201233.34 采采用用合合适适的的工工艺艺路路线线，严严格格控控制制反反应应条条件件，可可制制备备出出LiMn2O4/碳碳纳纳米米管管（CNT）复复合合电电极极材材料料，该该材材料料在在含含Li+离离子子的的水水溶溶液液电电解解质质中中具具有有优优异异的的高高倍倍率率充充放放电电性性能能，在在500和和2000 mA/g电电流流密密度度下下的的比比容容量量分分别别为为136和和126 mAh/g，可与活性炭，可与活性炭负负极构建极构建高功率高功率动动力或力或储储能用超能用超级电级电容器。容器。LiMn2O4/CNT复合材料的复合材料的TEM照片照片高倍率高倍率LiMn2O4/CNT锂锂离子超离子超级电级电容器正极材料容器正极材料LiMn2O4CNT/AC电电容器容器的能量密度与功率密度的能量密度与功率密度LiMn2O4CNT/AC电电容器容器的快速充放的快速充放电电曲曲线线34.高比容量高比容量锂锂离子离子电电池池电电极材料极材料n1.通通过过石墨石墨烯烯包覆，包覆，HI还还原和湿化学方法相原和湿化学方法相结结合，开合，开发发具有具有实际实际应应用价用价值值的高容量硫的高容量硫rGO复合复合锂锂离子离子电电池正极材料；池正极材料；n2.通通过过冷淬技冷淬技术术和水和水热热反反应应开开发发具有高容量的具有高容量的矾矾氧化物氧化物rGO超超级电级电容器正极材料；容器正极材料；n3.基于水基于水热热反反应应，以廉价的尿素和，以廉价的尿素和钴盐为钴盐为原料大批量合成出原料大批量合成出Co3O4锂锂离子离子电电池池负负极材料。三种材料在极材料。三种材料在储储能和超能和超级电级电容器方面均具有容器方面均具有潜在的潜在的应应用价用价值值。Co3O4 nanorods100次循次循环环容量保持在容量保持在720mAh/gV2O5rGO具有具有较较好的倍率性能好的倍率性能SrGO100次循次循环环容量保持在容量保持在650mAh/g35.Sensing mechanism researchnIn-situ XRD,EXAFS,IR,XPSnComputing and simulation of the first principlenIn-situ catalytic reactor combined with GC/MS nRelation curves of response value and characteristic quantity In-situ IR for CuBr NH3 sensingIn-situ XRD for enhanced R134a sensing of SnO2JPCC 2011Sensors Actuat B 201136.致谢国家自然科学基金（61071040）上海市教委纳米材料化学重点学科传感技术国家重点实验室开放课题X;021-66132406学生：张 源 秦利鹏 许鹏程 王 丁 朱永恒 郑 琦37.感感谢谢各位老各位老师师和同学的参与和同学的参与并并请请提提问问交流交流38.