院士：集七领域于一身，书写环境材料与能源之传奇

1.邹志刚院士及其团队介绍

邹志刚：中国科学院院士，发展中国家科学院院士，南京大学环境材料与再生能源研究中心主任。长期从事光催化材料的设计、制备、反应机理及其应用的基础研究。另外，他们团队还涉及电池、照明材料、光电材料等的研究。其中长江学者特聘教授1人（李朝升）、长江学者讲座教授1人、国家自然科学基金杰出青年（B类）获得者1人（刘建国）。关于该团队成员更加详细的信息资料，可以参考主页：https://ererc.nju.edu.cn。

2.团队发文情况介绍

截至目前，在Web of Science网站上，笔者查到邹志刚院士在Nature 、 PRL 、 Advanced Materials 、 Angew Chem Int Ed 、 JACS 等一流国际期刊已经发表SCI论文约529篇，同行引用高达1.9万余次，H因子为66（见figure1）。该团队现有教授7人，副教授2人。

Figure 1 邹志刚院士发表论文引文报告

笔者在这里需要注明的是这些文章并不全是邹志刚院士为第一或者通讯作者，有些文章里面邹志刚院士仅仅是挂名，这充分显示了团队的协作效应。从figure2中我们可以看出，邹院士团队的论文引用量逐年递增，从数据发展趋势来看，相信2019年将又是一个高被引丰收年。

Figure 2 邹志刚院士SCI论文按年份被引频次

从figure3中可以看出邹院士团队的论文主要涉及化学、材料科学、物理、科学技术等方面，其中化学领域的涉及最多。实际上，他们团队主要的研究方向为光催化和电池方面，化学领域的发文最多也就不足为奇了。

Figure 3邹志刚院士SCI论文在各领域的分属情况

Figure 4 给出了邹志刚团队SCI论文发表的主要期刊（按发文总量的前十），可以看出绝大数论文发表在了RSC ADVANCES、APPLIED CATALYSIS B ENVIRONMENTAL、JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A等国际一流期刊上。另外该团队还在Nature、Nature Materials等顶级期刊上发文。当然相对而言，任何一个再牛的团队在Nature及其子刊的发文数量，都不会太多。从发文期刊上可以看出，他们课题组总体发文质量可谓达到了一流水平。

Figure 4 论文主要发表期刊数

邹志刚院士率领团队的研究方向可以分为以下7个方面，其中光催化的研究和应用是他们的主打方向，可以用figure 5特别形象的概括出他们的研究内容。经过团队成员的长期努力和潜心研究，优秀成果迭出。到目前为止，他们已经获得国家专利71项、美国专利1项、日本专利2项，并在2014年获得国家自然科学二等奖。

Figure 5 邹志刚院士率领团队的主打研究方向

3.邹志刚团队的最新研究成果：

1）由他们团队的周勇教授牵头，联合阿卜杜勒阿齐兹延长大学的Asiri 教授，共同提出了Fe₂O₃纳米线阵列和底层薄Sb₂Se₃层组成的直接Z型光阳极体系，该体系成功提高了光电化学水的性能（见 figure 6）。

Figure 6 Sb₂Se₃/Fe₂O₃材料合成的示意图^[1].

2）周勇教授和南阳师范学院的李涛教授通过调整Mo/Co比提高了三元MoxCo1_xP纳米线阵列的析氢性能。其主要原因是Mo和Co的添加比例改变了材料的电子结构和晶格结构。其中Mo元素的加入优化了催化剂表面的氢吸收能，改变了固有的晶格结构且形成了高密度的晶格边界，从而分离了催化剂电子和空穴。

Figure 7

（a）和（b）为CoP 与Mo_0.25Co_0.75纳米线缆的透射照片；（c）和（d）为CoP 与Mo_0.25Co_0.75纳米线缆的高分辨透射图；（e）和（f）为CoP 与Mo_0.25Co_0.75纳米线缆的SAED图；（g）为Mo_0.25Co_0.75纳米线缆的STEM图；（h）Co元素的EDS能谱；（i）和（j）分别为Mo_0.25Co_0.75P的Mo和P元素能谱[2]。

3）团队教授李朝升等人发现由{012}, {210}, {115}和{511}等多个高指数的方面围成的高度对称，24面，凹面的BiVO₄多面体，在可见光下，可以大大提高光催化O₂的量子产率。在光照射420nm的幅度范围内，氧气的产率高达30.7%左右，刷新了BiVO₄的新记录（figure 8）。

Figure 8

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

4) 团队于振涛教授在黑磷纳米片的边部添加Co₂P助催化剂，从而形成了Co-P键，作为原子级电荷转移通道来促进Co₂P/黑磷纳米片光催化剂光生电荷的转移，其光催化产H₂效率是普通黑磷纳米片光催化剂的37倍左右_。且这种新型的催化剂可以抑制黑磷纳米片的降解，提升稳定性。

Figure 9 Co₂P/黑磷纳米片光催化剂的合成示意图^[4]

5) 李朝升牵头，发现非化学计量学缺陷改变了氮氧化物的N/O比例，从而进一步可以改变催化剂的电子结构以及电荷运输行为。他们利用TaON作为原型材料，发现调节O/N比例可以剧烈的改变其催化活性。O/N比例这样的非化学计量缺陷可以控制催化剂空间电荷层宽度以及TaON薄膜导电性，从而极大的促进了太阳能分解水产氢气。

Figure 10 调节与TaON中O/N比值相关的非化学计量缺陷的示意图和已获得的TaON粉末照片^[5]

6)团队成员周勇团队合成了原子级别的单晶InVO₄薄膜片，其厚度大约为1.5nm。研究发现沿着[110]方向的InVO₄原子层具有高度的选择性，且在水蒸气环境中能有效的光催化还原CO₂成CO。这种结构可以缩短载流子从内部到表面的传输距离，从而允许更多的电子积累在表面，从而促进了快速的CO₂还原。另外，InVO₄原子层的{110}晶面族对CO的束缚作用较弱，可以快速的形成CO。

Figure 11

（a）InVO₄纳米薄片的TEM图；（b）部分放大的区域；（c）装置的高分辨透射；（d）c图中对应的FFT模型；（e）纳米片的晶体模型^[6]

7)团队成员刘建国教授和日本电气通信大学的赵晓教授相互合作，开发了一种集成的单电极方法，揭示了原子步骤的模板作用:干扰界面水网络，从而影响电催化剂的反应活性。

Figure 12 单电极方法示意图^[7]

参考文献：

[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.

本文由虚谷纳物供稿。

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