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1、先进能源与传感技术实验室简介 Novel Energy and Sensing Technology NEST,徐甲强 (;021-66132406) 上海大学理学院化学系 2012.10,2,上海大学校区分布,主校区： 宝山校区 副校区： 延长校区 嘉定校区,本科生：24500人 研究生：8700人 留学生：2800人,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,课题组研究队伍- -教师：11人,总顾问：潘庆谊教授，65岁、博士 负责人：徐甲强教授，49岁、博士、博士生导师、纳米材料与气体传感器 董晓雯：58岁、副教授、硕士
2、生导师、合成化学与新能源材料 安保礼：44岁、副教授、博士、硕士生导师、稀土发光材料与催化 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 向 群：50岁、副教授、博士、硕士生导师、光催化与气体传感器 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 袁安保：49岁、副教授、博士、硕士生导师、新能源材料与电化学 赵宏滨：38岁、博士后、新能源材料与电化学 段智明：33岁、博士后、有机化学与新能源 王玉芹：31岁、实验师、硕士、新能源材料与电化学 职称结构：教授：人；副教授：6人；中级3人 学历结构：博士：9人，硕士1人，大学：人 年龄结构：60:1人;50:3人;
3、40:3人;30:3人,博士研究生： 5人 硕士研究生：18人,研究队伍-学生：23人,研究方向,基础研究 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 应用研究 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）,实验室设备,承担的主要项目 9项,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
4、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） 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）,承担的主要项目,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） 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） 用于FET传感器的贵金属/MO纳米
5、线组装体系研究 （11-13）上海市自然科学基金（向群在研） 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） 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）,学术影响,气体传感器国际领先 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
6、 篇;ESI高引用文章5篇。 J Mater Chem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
7、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。,学术影响,纳米结构材料控制合成与设计国际先进 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 Mater Chem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
8、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。,气体传感器设计举例,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,一维ZnO纳米材料气敏性能研究,ZnO纳米线的长期稳定性比纳米颗粒和纳米棒要好，但是灵敏度和选择性仍需要提高,贵金属纳米晶氧化锌纳米线材料设计,浸渍法制备,N. Yamazoe/Sensors and
9、Actuators B, 5 (1991) 7-19,理想的结构,化学自组装策略,Nanotechnology 21 (2010) 285501,PdZnO组装体系,+,Pd QDs 修饰ZnO 纳米线的气敏性能,Pd QDs 修饰的ZnO纳米线与 纯纳米线对不同气体的响应,Pd QDs 修饰的ZnO纳米线与纯纳米线对不同浓度H2S气体的响应,Vs,与PdCl2溶液浸渍掺杂的对比,稳定性测试,Y. Zhang, Q. Xiang, J. Q. Xu, et. al, J Mater Chem. 19 (2009) 4701-4706.,Pt QDs 修饰的ZnO 纳米线及其气敏性能,Nanot
10、echnology 21 (2010) 285501,Au NPs WO3 NRs and its H2 sensing properties,TEM,Dynamic response to 50 ppm H2,J Phys Chem C 2010,114,2049-2055,Selectivity,Stability,Pd NPs SnO2 NWs,TEM photo and EDS,Response to H2S,Talant,2010,82,458-463,Gas selectivity and stability,Repeatability of gas response,功能化有序介
11、孔材料的制备及其质量型气体传感器设计,制备方法：溶胶-凝胶法 主要工作：孔径控制、形貌控制、表面修饰、气体传感器,高的灵敏度，纳克级敏感，但对VOCs灵敏度不够 常温工作、低功耗 选择性差,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,SBA-15 对湿度非常敏感,Response to relative humidity (RH),Humidity hysteresis loop,Sensors and Actuators B, 2010,144,164-169,SBA-
12、15制备湿度传感器,物理吸附： 大比表面积 （1000cm2/g）,化学吸附： 表面基团 富有硅羟基,甲醛传感器,Response to 10ppm HCHO,Amino(NH2-)-groups functionalization,Gas selectivity,ethanol,H2O,NH2-SBA-15 HCHO的敏感机理,Langmiur 2012,DMMP 传感器,Hydroxyl-Functionalization of SBA-15,Fluorinated phenol functional groups can enhance hydrogen-bond interaction
13、 with basic organophosphorus group of DMMP,The chemical structures of nerve agent sarin and it simulant DMMP,Response to DMMP,Gas selectivity,J Mater Chem 2012,33,组成、形貌可控的双金属纳米晶在直接甲醇燃料电池中的应用,开发双金属纳米晶在燃料电池方面的应用，不但可以提高催化剂的效率，而且还可以显著改善单金属催化剂在使用过程中易于中毒以及催化剂的腐蚀溶解等问题，更有利于推动燃料电池的商业化发展。,而且还可以通过调节不同金属间的比例来调控
14、催化剂的性能。,双金属催化剂和商品化Pt催化剂的长期循环性能对比图,采用双金属作为催化剂，不但可以从控制尺寸形貌方面来改善催化剂的性能，,不同形貌的PtRh催化剂在碳载体表面的TEM和SEM图,Adv Funct Mater,2012,34,采用合适的工艺路线，严格控制反应条件，可制备出LiMn2O4/碳纳米管（CNT）复合电极材料，该材料在含Li+离子的水溶液电解质中具有优异的高倍率充放电性能，在500和2000 mA/g电流密度下的比容量分别为136和126 mAh/g，可与活性炭负极构建高功率动力或储能用超级电容器。,LiMn2O4/CNT复合材料的TEM照片,高倍率LiMn2O4/CN
15、T锂离子超级电容器正极材料,LiMn2O4CNT/AC电容器的能量密度与功率密度,LiMn2O4CNT/AC电容器的快速充放电曲线,高比容量锂离子电池电极材料,1.通过石墨烯包覆，HI还原和湿化学方法相结合，开发具有实际应用价值的高容量硫rGO复合锂离子电池正极材料； 2.通过冷淬技术和水热反应开发具有高容量的矾氧化物rGO超级电容器正极材料； 3.基于水热反应，以廉价的尿素和钴盐为原料大批量合成出Co3O4锂离子电池负极材料。三种材料在储能和超级电容器方面均具有潜在的应用价值。,Co3O4 nanorods 100次循环容量保持在720mAh/g,V2O5rGO具有较好的倍率性能,SrGO
16、100次循环容量保持在650mAh/g,Sensing mechanism research,In-situ XRD, EXAFS, IR,XPS Computing and simulation of the first principle In-situ catalytic reactor combined with GC/MS Relation curves of response value and characteristic quantity,In-situ IR for CuBr NH3 sensing,In-situ XRD for enhanced R134a sensing of SnO2,JPCC 2011,Sensors Actuat B 2011,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,Xujiaqiangshu.e
