世界著名化学家

刘忠范

投稿作者 邹名之

刘忠范,中科院院士,“万人计划”入选者,北京大学化学与分子工程学院教授,石墨烯及低维纳米领域的著名专家。他发展了一系列利用化学气相沉积法生长低维纳米碳材料的方法,并可实现精确调控,同时揭示了碳纳米管的生长机理,在这一领域做出了卓越的贡献。

 

经历

  • 1979-1983年,本科就读于长春工业大学,获学士学位
  • 1983-1984年,于东北师范大学留日日本语学校学习
  • 1984-1987年,赴日本横滨国立大学留学,获硕士学位
  • 1987-1990年,在东京大学工学部化学能源工学系光电化学专业读研究生,获博士学位;
  • 1990-1993年,在东京大学和分子科学研究所做博士后研究;
  • 1993年至今历任北京大学化学与分子工程学院副教授、教授、北大博雅讲席教授,北京大学现代物理化学研究中心主任、物理化学研究所所长,北京市低维碳材料工程中心主任,中国化学会副秘书长和电化学、纳米化学专业委员会主任,科技部攀登计划、973计划和纳米重大研究计划项目首席科学家,国家自然科学基金委创新研究群体学术带头人

所获荣誉

主要研究工作

刘忠范教授主要的研究方向是低维碳纳米材料的合成及器件制备,分子自组装技术、以及电化学。他发展了一系列利用化学气相沉积法生长低维纳米碳材料的方法,包括石墨烯、单壁及多壁碳纳米管等,并可实现了精确可控生长。他还发明了包括碳基催化剂、二元合金催化剂在内的一系列新型生长催化剂,提高了合成效率以及产物质量。与此同时,他还根据一些实验结构提出了新的有关碳纳米管的“气-固”生长模型。

此外,刘忠范课题组还开发出了一种石墨烯玻璃,他们将石墨烯与玻璃完美结合,生产出一种新型复合材料,既能保持玻璃本身透光性好的优点,又具备石墨烯超高导电性、导热性和表面疏水等优异特性,有望极大地拓展玻璃的应用空间。石墨烯玻璃可用于制作热致变色窗口、防雾视窗,一方面,由于石墨烯的电阻适中,通电时产生的热量足以使热致变色涂层的颜色发生改变,因此可以做为一种合适的窗口材料。另一方面,通电时石墨烯产生的热量还可以用来去除材料表面的水雾,不通电的情况下,利用石墨烯本身的疏水特性也可以自发抑制水雾形成。因此,石墨烯玻璃防雾视窗同时具备了主动和被动防/除雾的能力。除此之外,由于在玻璃表面直接生长的石墨烯均匀性良好,因此石墨烯玻璃还可以做为一种循环使用的光催化的理想基板。通过化学方法将光催化剂负载到石墨烯玻璃表面,可以有效地其提升催化效率。[2,3,4]

石墨烯玻璃

目前,刘忠范教授主要对研究方向集中在这几个方面。[5]

(1)   低维纳米材料的CVD(化学气相沉积法)可控生长,尤其是碳纳米管材料

(2)   纳米粒子的自组装技术以及基于扫描探针技术的纳米加工和操纵技术

石墨烯自组装机理                                                      碳纳米管生长机理

 

(3)   纳米压印刻蚀技术与仿生器件制作

 


代表性论文

  • [1]  CH Zhang, SL Zhao, CH Jin, AL Koh, Y Zhou, WG Xu, QC Li, QH Xiong, HL Peng*, ZF Liu*, Direct growth of large-area graphene and boron nitride heterostructures by a co-segregation method, Nature Commun.,6(2015)6519.
  • [2]   TGao, XJ Song, HW Du, YF Nie, YB Chen, QQ Ji, JY Sun, YL Yang, YF Zhang*, ZF Liu*, Temperature-triggered chemical switching growth of in-plane and vertically stacked graphene-boron nitride heterostructures, Nature Commun., 6(2015)6835.
  • [3]     LM Zhang, JW Yu, MM Yang, Q Xie, HL Peng*, ZF Liu*, Janus graphene from asymmetric two-dimensional chemistry, Nature Commun., 4(2013) 1443.
  • [4]     W Yan, WY He, ZD Chu, MX Liu, L Meng, RF Dou, YF Zhang, ZF Liu, JC Nie, L He*, Strain and curvature induced evolution of electronic band structures in twisted graphene bilayer, Nature Commun., 4(2013) 2159.
  • [5]     YB Chen, XL Guo, ZW Xu, Y Hu, HT Xu, S Wang, ZY Shen, YF Zhang, LM Peng, F Ding, ZF Liu and J Zhang*, Helicity-Dependent Single-Walled Carbon Nanotube Alignment on Graphite for Helical Angle and Handedness Recognition, Nature Commun.,4(2013)2205.
  • [6]     HLPeng*, WH Dang, J Cao, YL Chen, D Wu, WS Zheng, H Li, ZX Shen, ZF Liu, Topological insulator nanostructures for near-infrared transparent flexible electrodes, Nature Chemistry4(2012)281.
  • [7]     K Yan, D Wu, HL Peng*, L Jin, Q Fu, XH Bao, ZF Liu*, Modulation-doped growth of mosaic graphene with single-crystalline p-n junctions for efficient photocurrent generation, Nature Commun., 3(2012)1280.

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