南开大学化学学院无机化学程方益

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程方益,南开大学教授，博士，南开大学博士生导师。1999年进入南开大学大学攻读学士学位；2003年在南开大学硕博连读攻读博士学位，被评为"长江学者奖励计划"青年学者，国家杰出基金获得者，科技部中青年科技创新领军人才，天津市自然科学一等奖(第二完成人)，中国化学会青年化学奖，国家"万人计划"科技创新领军人才，主要从事电催化、锂电池正极、锌离子电池和金属空气电池等能源、材料、化学交叉研究，已在Nature Chem、Nature Commun、JACS、Adv Mater、Angew Chem、EES、Chem Soc Rev、Acc. Chem. Res.等期刊发表100余篇学术论文，SCI他引12000多次，H因子58，入选2014年Elsevier发布的中国高被引学者榜单。


姓　　名        程方益        性　　别        男
出生年月        1982-03        
籍　　贯        湖北
学　　历        博士        
毕业院校        南开大学
职　　称        研究员              
工作内容        教学科研        
系所单位        应用化学研究所
特殊人才称号        国家优青，青年长江，中青年科技创新领军人才
通讯地址        天津市卫津路94号南开大学联合楼A701
电 话        022-23497716
电子邮件        fycheng@nankai.edu.cn
课题组网站        
研究领域        纳米化学，能源材料化学，先进电池
教育及科研经历        
1999-2003年 南开大学化学系本科
2003-2009年 南开大学化学学院研究生
2009-2011年 南开大学讲师
2011-2016年 南开大学副教授
2015-2016 加州大学洛杉矶分校，访问学者
2016至今 南开大学研究员，博士生导师
承担科研项目情况：
1. 无机纳米材料与化学电源（2014-2016），国家自然科学基金优秀青年科学基金，主持。
2. 铁族金属磷基纳米材料制备及催化析氢研究（2016-2019），国家自然科学基金面上项目，主持。
3. 染料敏化太阳电池新材料及规模制备（2011-2015），973计划子课题，参与。
4. 燃料电池与分布式发电系统关键技术（2011-2013），863计划子课题，参与。
5. 镍基纳米材料的制备及催化硼氢化物储氢性能研究（2012-2014），国家自然科学基金青年基金，主持。
6. 镍基复合材料的制备及催化硼氢化物制氢研究（2012-2014），天津市应用基础与前沿技术研究计划青年项目，主持。
7. 高镍NCA和NCM锂电池正极材料改性研究（2015-2017），横向课题，参与。
荣誉和奖励        
2011年度国家自然科学二等奖（第四完成人）
2011年度全国优秀博士学位论文提名
2013年度国家优秀青年科学基金
2013年度教育部新世纪优秀人才支持计划
2014年天津市青年科技优秀人才
2015年天津市青年拔尖人才
2015年教育部首届青年长江学者
2016年天津市中青年科技创新领军人才
2016年科技部中青年科技创新领军人才
2016年天津市自然科学一等奖（第二完成人）
科研成果与代表作        在Nature Chem.、Nature Commun.、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.等SCI期刊发表第一/通讯作者论文40余篇，共同作者论文100余篇，发表论文被SCI他引10300余次，H因子53，入选2014年、2015年、2016年Elsevier发布的中国高被引学者榜单。获得中国发明专利授权5项。
近期代表性论文
(1) Ning Zhang, Fangyi Cheng*, Junxiang Liu, Liubin Wang, Xinghui Long, Xiaosong Liu, Jun Chen*.
Rechargeable aqueous zinc-manganese dioxide batteries with high energy and power densities.
Nature Commun. 2017, 8, 405.
(2) Ning Zhang, Fangyi Cheng*, Yongchang Liu, Qing Zhao, Kaixiang Lei, Chengcheng Chen, Xiaosong Liu, Jun Chen.
Cation-deficient spinel ZnMn2O4 cathode in Zn(CF3SO3)2 electrolyte for rechargeable aqueous Zn-ion battery.
J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12894.
(3) Chun Li, Xiaopeng Han, Fangyi Cheng*, Yuxiang Hu, Chengcheng Chen, Jun Chen*.
Phase and composition controllable synthesis of cobalt manganese spinel nanoparticles towards efficient oxygen electrocatalysis.
Nature Commun. 2015, 6, 7345.
(4) Yuxiang Hu, Tianran Zhang, Fangyi Cheng*, Qing Zhao, Xiaopeng Han, Jun Chen*.
Recycling application of Li-MnO2 batteries as rechargeable lithium-air batteries.
Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 4338.
(5) Xiaofei Hu, Fangyi Cheng*, Xiaopeng Han, Tianran Zhang, Jun Chen.
Oxygen bubble-templated hierarchical porous ε-MnO2 as a superior catalyst for rechargeable Li-O2 batteries.
Small 2015, 11, 809.
(6) Xiaopeng Han, Fangyi Cheng*, Tianran Zhang, Jingang Yang, Yuxiang Hu, Jun Chen*. Hydrogenated uniform Pt clusters supported on porous CaMnO3 as a bifunctional electrocatalyst for enhanced oxygen reduction and evolution.
Adv. Mater. 2014, 13, 2047.
(7) Fangyi Cheng*, Tianran Zhang, Yi Zhang, Jing Du, Xiaopeng Han, Jun Chen*. Enhancing electrocatalytic oxygen reduction on MnO2 with vacancies.
Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 2474.
(8) Xiaopeng Han, Tianran Zhang, Jing Du, Fangyi Cheng*, Jun Chen*.
Porous calcium-manganese oxide microspheres for electrocatalytic oxygen reduction with high activity.
Chem. Sci. 2013, 4, 368.
(9) Fangyi Cheng, Jun Chen*.
Metal-air batteries: from oxygen reduction electrochemistry to cathode catalysts.
Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 2172.
(10) Fangyi Cheng*, Jun Chen*.
Lithium-air batteries: something from nothing.
Nature Chem. 2012, 4, 962.
(11) Fangyi Cheng, Jing Liang, Zhanliang Tao, Jun Chen*.
Functional materials for rechargeable batteries.
Adv. Mater. 2011, 23, 1695.
(12) Fangyi Cheng, Jian Shen, Bo Peng, Yuede Pan, Zhanliang Tao, Jun Chen*.
Rapid room-temperature synthesis of nanocrystalline spinels as oxygen reduction and evolution electrocatalysts.
Nature Chem. 2011, 3, 79.
(13) Fangyi Cheng, Hongbo Wang, Zhiqiang Zhu, Yan Wang, Tianran Zhang, Zhanliang Tao, Jun Chen*.
Porous LiMn2O4 nanorods with durable high-rate capability for rechargeable Li-ion batteries.
Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3668.
人才培养        培养学生获研究生国家奖学金、周恩来奖学金、杨石先奖学金、唐敖庆化学奖学金、中聚电池奖学金等奖励。已指导近20名本科生开展毕业设计，并推荐5名本科生出国留学深造。
计划每年招收硕士生2名，博士生1-2名，接收校内外保送生和推免生，欢迎化学、材料、化工等专业的同学报考！欢迎具有材料化学、电化学、计算化学等专业背景的博士后加盟！

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南开大学程方益Nature子刊：电沉积制备高性能OER电极材料！

研究亮点：

1. 利用含氧酸阴离子可插入到石墨层间的性质，发展了阴极还原电沉积制备高性能氢氧化物/氧化物电极材料的新方法。

2. 该方法普适性强，且制备的材料具有良好的OER电催化性能。

3. 采用原位Raman和原位XRD研究了OER电催化性能提升的原因。

氧析出反应（OER）在电化学清洁能量储存与转化中具有重要意义，是水光/电分解制氢过程的半反应，其产生的电子可将金属空气电池中的金属离子还原为金属实现可充空气电池，还可将二氧化碳还原为碳氢燃料。OER为四电子过程，动力学缓慢，过电位大，通常使用Ru和Ir等稀有贵金属基催化剂；反应过程中释放气体，气泡堆积在电极表面增加极化，还会造成电极活性材料脱落，降低电极性能，这在大电流密度（>1 A/cm2）工作条件下尤为明显。因此，开发廉价、高效、稳定的氧析出电极是有吸引力和挑战性的课题。

电沉积是电解液中的离子在外加电场作用下迁移到电极，得失电子进行电化学反应，在电极表面上沉积生成金属、合金、氢氧化物、氧化物等产物的过程。电沉积可将活性物质直接负载于导电基底，避免粉体制作电极中的粘结剂使用，但是电沉积制备存在材料通用性差、界面调控困难、沉积载量低等问题。

有鉴于此，南开大学程方益课题组利用含氧酸阴离子可插入到石墨层间的性质，发展了阴极还原电沉积制备高性能氢氧化物/氧化物电极材料的新方法。

总之，本文发展了一种阴离子辅助的阴极电沉积方法，显著提升了电催化性能。这种电沉积方法具有材料通用性强、工艺简单、成本低廉等突出优点，有望拓展至其它功能电极材料。

参考文献：

Yan Z, Sun H, Chen X, et al. Anion insertion enhanced electrodepositionof robust metal hydroxide/oxide electrodes for oxygen evolution[J]. Naturecommunications, 2018, 9(1): 2373.

DOI: 10.1038/s41467-018-04788-3

https://www.nature.com/articles/s41467-018-04788-3

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2018自然科学基金项目-金属氢氧化物的电沉积制备及电极性能研究
批准号        21871149        学科分类        主族元素化学 ( B010202 )
负责人        程方益        职称                单位名称        南开大学
资助金额        65万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日

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11月12日，第十七届中国青年科技奖揭晓。南开大学化学学院研究员程方益榜上有名。程方益，南开大学化学学院研究员，博士生导师，化学学院副院长。他的研究方向是能源材料化学，在非整比电极材料的制备策略、结构调控、反应机制、构效关系和性能提升规律等方面取得了系列成果，发表论文200余篇，被SCI他引26000余次，获发明专利授权十余项，与多家企业合作进行电极材料的应用开发。
        连续入选科睿唯安全球高被引科学家、爱思唯尔中国高被引学者，获国家杰出青年科学基金资助，入选国家“万人计划”科技创新领军人才。获2017年中国化学会青年化学奖、2019年中国电化学青年奖等奖项。热心学术服务，担任多个期刊副主编、编委，兼任中国化学会电化学委员会秘书长和多个专委会委员。
        中国青年科技奖是由中央组织部、人力资源和社会保障部、中国科协共同设立并组织实施，面向全国广大青年科技工作者的奖项。每两年评选一届，每届表彰不超过100名。该奖项前身为1987年由钱学森等老一辈科学家提议设立的“中国科学技术协会青年科技奖”，1994年更名为“中国青年科技奖”，旨在造就一批进入世界科技前沿的青年学术和技术带头人；表彰奖励在国家经济发展、社会进步和科技创新中作出突出成就的青年科技人才；激发广大青年科技工作者的创新创造创业热情，为实现全面建设小康社会的奋斗目标，加快推进社会主义现代化建设作出新的贡献。30多年来，已有约1500位青年科学家获奖。