冯新亮教授,2001年在中国地质大学获分析化学学士学位,2004年在上海交通大学获有机化学硕士学位。2008年4月获马普高分子研究所博士学位。2007年12月,他被任命为马普高分子研究所组长,2012年,他成为杰出的组长。从2014年起担任德累斯顿工业大学正教授和分子功能实验室主任。自2021年起,他重新担任马普微结构物理研究所主任。
研究方向:包括芳香耦联的有机合成方法学;π-共轭体系分子的有机设计和合成;基于π-体系分子的超分子化学;用于光电应用的二维共轭聚合物和超分子聚合物;石墨烯基二维纳米材料和低维纳米结构功能材料以及用于储能和转换的混合材料;用于能量存储和转换的介孔共价键合有机骨架和纳米结构功能碳材料等。目前发表了600多篇研究文章,大约7万次引用,h指数为128。
主要荣誉和奖励:IUPAC Prize for Young Chemists (2009), Finalist of 3rd European Young Chemist Award, European Research Council (ERC) Starting Grant Award (2012), Journal of Materials Chemistry Lectureship Award (2013), ChemComm Emerging Investigator Lectureship (2014), Fellow of the Royal Society of Chemistry (FRSC, 2014), Highly Cited Researcher (Thomson Reuters, 2014-2020), Small Young Innovator Award (2017), Hamburg Science Award (2017), EU-40 Materials Prize (2018), ERC Consolidator Grant Award (2018)。2019年,他当选为欧洲科学院院士。
同时,在多个学术期刊任职。包括Advanced Materials,Chemical Science, Journal of Materials Chemistry A等;他是ESF青年研究小组“德累斯顿石墨烯中心”负责人,欧盟委员会试点项目“石墨烯旗舰” WP功能性泡沫与涂料工作负责人,DFG合成2D材料化学合作研究中心发言人。
在2021年6月25日-7月1日(刚好7天),该课题组独自或与其他团队合作,一周内分别在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.和Nat. Catal.各发表一篇最新成果。下面,对这三篇成果进行简要的介绍,以供大家学习和了解!
Nature Catalysis:通用策略,选择性高达97%!电催化乙炔半加氢化合成聚合物级乙烯
目前,热催化乙炔加氢制取乙烯工艺中存在氢气和贵金属钯(Pd)用量过多、温度高、加氢过度等问题。在2021年7月1日,西北工业大学张健教授和德国德累斯顿工业大学冯新亮教授(共同通讯作者)等人报道了一种在环境条件下选择性地将含有杂质的乙炔还原为乙烯的电催化半加氢化的方法。
对于含有1×104 ppm乙炔的粗乙烯流,电化学沉积的铜(Cu)枝晶表现出97%的高选择性,可在9.6×104 ml gcat-1 h-1的大空速下连续产生聚合物级乙烯流(4 ppm乙炔),并且具有优异的长期稳定性。
通过理论和实际电化学拉曼光谱研究表明,由于Cu催化剂对乙炔的放热吸附和乙烯的脱附,使得其电催化乙炔半加氢化时具有优异的性能。同时,电催化半加氢策略普遍适用于其它含杂质炔烃加氢制备聚合物级烯烃,例如丙烯和1,3-丁二烯。
Selective electrocatalytic semihydrogenation of acetylene impurities for the production of polymer-grade ethylene.Nature Catalysis, 2021, DOI: 10.1038/s41929-021-00641-x.
https://doi.org/10.1038/s41929-021-00641-x.
J. Am. Chem. Soc.:双氧化还原位点助力2D c-MOFs具有大赝电容和宽电位窗口
先进的超级电容器电极需要具有致密氧化还原位点、导电和多孔骨架的材料。二维(2D)共轭金属有机骨架(c-MOFs)具有电导率高、比表面积大和准1D排列的孔阵列等优点,是一种极具吸引力的超级电容器电极材料。然而,已报道的2D c-MOFs仍存在比电容不理想和电位窗口窄的问题。近日,德国德累斯顿工业大学冯新亮教授、Minghao Yu和Renhao Dong(共同通讯作者)等人报道了一种具有双氧化还原位点的2D c-MOFs与铜酞菁(CuPc)构建块组成的金属双(亚氨基苯并咪醌)(M2[CuPc(NH)8],M=Ni或Cu),其具有大的比电容和宽的电势窗口。
通过实验结果和理论计算证实,酞菁(Pc)单体和金属双(亚氨基苯并噻吩)键分别作为假电容性阳离子(Na+)和阴离子(SO42-)储存的氧化还原位点,使的M2[CuPc(NH)8]在-0.8 V到0.8 V vs Ag/AgCl(3 M KCl)的大电位窗内发生连续法拉第氧化还原反应。
实验结果表明,Ni2[CuPc(NH)8]具有良好的电导率(0.8 S m-1)和较高的活性中心密度,进一步使其具有优异的比电容(0.5 A g-1时为400 F g-1)和优良的倍率性能(20 A g-1时为183 F g-1)。此外,进一步使用Ni2[CuPc(NH)8]组装了准固态对称超级电容器(SCs),其能量密度为51.6 Wh kg-1,峰值功率密度为32.1 kW kg-1,表明了Ni2[CuPc(NH)8]电极的实际应用价值。
Dual-Redox-Sites Enable Two-Dimensional Conjugated Metal-Organic Frameworks with Large Pseudocapacitance and Wide Potential Window. J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c03039.
https://doi.org/10.1021/jacs.1c03039.
Angew. Chem. Int. Ed.:双活性位点的噻吩基共轭乙炔聚合物在碱性介质中高效光电化学水还原
虽然共轭聚合物是在中性或酸性条件下进行光电化学析氢反应(PEC HER)的理想材料,但是由于缺乏水分解位点,在碱性介质中PEC HER的性能仍然很差。近日,德国德累斯顿理工大学冯新亮院士(通讯作者)等人报道了在共轭乙炔基聚合物(CAPs)中,将聚合物骨架从聚(二乙烯基噻吩[3, 2-b]噻吩)(pDET)切割为聚(2, 6-二乙烯基苯并[1, 2-b: 4, 5-b]二噻吩(pBDT)和聚(二乙烯基二噻吩[3, 2-b: 2′, 3′-d]噻吩)(pDTT)引入高效的水分解活性位点。
实验结果表明,在电压为0.3 V vs. RHE、pH=13下,生长在铜基底上的pDTT和pBDT的基准光电流密度分别为170 µA cm-2和120 µA cm-2,分别是pDET的4.2倍和3倍。
此外,结合密度泛函理论(DFT)计算和电化学操作共振拉曼光谱,作者提出了富电子Cβ聚对苯二甲酸丁二酯(pDTT)的外噻吩环是水分解的活性位点,而C-C键是析出氢气的活性位点。
Thiophene-based Conjugated Acetylenic Polymers with Dual Active Sites for Efficient Co-Catalyst-free Photoelectrochemical Water Reduction in Alkaline Medium. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202104469.
https://doi.org/10.1002/anie.202104469.
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