世界著名化学家

世界著名化学家——刘杰

本文作者 漂泊

刘杰教授(Jie Liu)是美国杜克大学化学系George B. Geller终身冠名讲席教授,南京大学化学化工学院“千人计划”特聘教授,美国科学促进会(AAAS)会士、美国物理学会(APS)会士及英国皇家化学会(RCS)会士。他在纳米材料与能源化学领域作出了开拓性工作,取得了国际公认的学术成就。刘杰教授发表论文240余篇,其中Science 5篇,Nature及其系列 8篇,JACS 17篇,Nano Lett. 26篇,ACS Nano 11篇,Adv. Mater.系列 11篇,PRL 7篇,他引次数22000次,单篇最高他引2900余次,H因子69,授权及申请国际专利50余项,合作出版英文专著6部,在重要学术会议上做特邀报告100余次。他还担任纳米科技领域学术期刊“Nano Research”副主编,“Nanoscale”副主编,“Journal of Nano Energy and Power Research”编辑,“Materials Research Letters”编委,兼任Xintek Inc,Unidym Inc.,RFnano Inc.,Nanolumx Inc.等国际公司技术顾问。2012年在南京金港科技创业中心创立江苏捷峰高科能源材料股份有限公司,担任董事长

 

经历

  • 1987年在山东大学取得理学学士学位;
  • 1990年在山东大学取得理学硕士学位;
  • 1995年在哈佛大学取得博士学位,师从Prof. Charles M. Lieber;
  • 1996年在美国莱斯大学从事博士后研究,合作导师为Prof. R.E.Smally;
  • 1999年进入杜克大学化学系任教,任助理教授;
  • 2004年任杜克大学化学系终身教授;
  • 现为美国杜克大学化学系George B. Geller终身冠名讲席教授;

 

所获荣誉

  • 1999年Robert A. Welch 基金博士后奖学金;
  • 2000年橡树岭大学联合会Ralph E. Powe青年教授进步奖;
  • 2002年国家自然科学基金委海外杰出青年基金;
  • 2002年杜邦青年教授奖;
  • 2007年杜克大学优秀本科生教育Bass讲座教授;

 

主要研究工作及学术成就

  1.  碳纳米材料

刘杰教授早期主要从事碳材料相关领域研究,为碳纳米材料特别是碳纳米管领域的发展做出了突出的贡献。他的科研小组2003年首次报道了超长碳纳米管的生长及机理的研究成果,被公认为碳纳米管领域的里程碑之一。单篇引用数超过460次。2010年他报道了利用碳纳米管提高超级电容材料的性能的研究成果,是最早利用纳米碳材料来改进储能器件的报道之一,单篇引用数超过600次。[2-3]

单壁碳纳米管的可控生长

 

2.  光催化

刘杰教授课题组在Rh纳米颗粒的表面等离子体共振效应诱导的CO2选择性加氢方面做出了突出的成果。2017年,刘杰课题组在Nature Communication发表利用光能进一步提高催化反应的速度,降低反应温度的研究成果,成功实现了高速室温二氧化碳还原成甲烷的目标。他们发现通过光照射铑(Rh)纳米粒子,不仅可以减少CO2甲烷化反应的活化能,还能极大地提高反应的选择性。当用紫外光线照射Rh纳米粒子,可使反应的选择性达到98%左右,并且反应速率是热催化反应的两倍。这一反应过程表现出光热协同的特点,光诱导超声的表面等离子体共振效应协助整个反应选择性地向甲烷方向进行,揭示了金属纳米颗粒表面等离子体共振效应在辅助调控热反应选择性方面的潜在应用价值。文章在美国引起巨大反响,被DOE和 NSF官方网站选为Research Highlight。[4]

 

Rh/Al2O3光催化剂的电镜表征图反应机理图

 

代表性论文

[1] Ding L, Yuan D, Liu J. Growth of high-density parallel arrays of long single-walled carbon nanotubes on quartz substrates[J]. Journal of the American Chemical Society, 2008, 130(16): 5428-5429.

[2] Ding L, Tselev A, Wang J, et al. Selective growth of well-aligned semiconducting single-walled carbon nanotubes[J]. Nano letters, 2009, 9(2): 800-805.

[3]Zhang X, Li X, Zhang D, et al. Product selectivity in plasmonic photocatalysis for carbon dioxide hydrogenation[J]. Nature communications, 2017, 8: 14542.

[4]Additive Engineering for High-Performance Room-TemperatureProcessed Perovskite Absorbers with Micron-Size Grains and Microsecond-Range Carrier Lifetimes Qiwei Han, et al. Energy & Environmental Science, 2017.

[5]Surface Pinning as a Determinant of the Bulk Flux-Line Lattice Structure in Copper Oxide Superconductors, Seokwon Yoon, Hongjie Dai, J. Liu, Charles M. Lieber, Science, 265, 215 (1994).

[6]Fullerene “Crop Circles”, J. Liu, Hongjie Dai, Jason H. Hafner, Daniel T. Colbert, Sander J. Tans, Cees Dekker, Richard E. Smalley,Nature, 385, 780 (1997).

 

参考链接

  1. Liu Group(HP)
  2. 杜克访谈之化学系—刘杰教授
  3. 刘杰–南京大学化学化工学院
  4. Ding L, Yuan D, Liu J. Growth of high-density parallel arrays of long single-walled carbon nanotubes on quartz substrates[J]. Journal of the American Chemical Society, 2008, 130(16): 5428-5429.
  5. Ding L, Tselev A, Wang J, et al. Selective growth of well-aligned semiconducting single-walled carbon nanotubes[J]. Nano letters, 2009, 9(2): 800-805
  6. Zhang X, Li X, Zhang D, et al. Product selectivity in plasmonic photocatalysis for carbon dioxide hydrogenation[J]. Nature communications, 2017, 8: 14542.

 

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