馮新亮教授,2001年在中國地質大學獲分析化學學士學位,2004年在上海交通大學獲有機化學碩士學位。2008年4月獲馬普高分子研究所博士學位。2007年12月,他被任命為馬普高分子研究所組長,2012年,他成為杰出的組長。從2014年起擔任德累斯頓工業大學正教授和分子功能實驗室主任。自2021年起,他重新擔任馬普微結構物理研究所主任。
研究方向:包括芳香耦聯的有機合成方法學;π-共軛體系分子的有機設計和合成;基于π-體系分子的超分子化學;用于光電應用的二維共軛聚合物和超分子聚合物;石墨烯基二維納米材料和低維納米結構功能材料以及用于儲能和轉換的混合材料;用于能量存儲和轉換的介孔共價鍵合有機骨架和納米結構功能碳材料等。目前發表了600多篇研究文章,大約7萬次引用,h指數為128。
主要榮譽和獎勵: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,他當選為歐洲科學院院士。
同時,在多個學術期刊任職。包括Advanced Materials,Chemical Science, Journal of Materials Chemistry A等;他是ESF青年研究小組“德累斯頓石墨烯中心”負責人,歐盟委員會試點項目“石墨烯旗艦” WP功能性泡沫與涂料工作負責人,DFG合成2D材料化學合作研究中心發言人。
在2021年6月25日-7月1日(剛好7天),該課題組獨自或與其他團隊合作,一周內分別在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.和Nat. Catal.各發表一篇最新成果。下面,對這三篇成果進行簡要的介紹,以供大家學習和了解!
Nature Catalysis:通用策略,選擇性高達97%!電催化乙炔半加氫化合成聚合物級乙烯
目前,熱催化乙炔加氫制取乙烯工藝中存在氫氣和貴金屬鈀(Pd)用量過多、溫度高、加氫過度等問題。在2021年7月1日,西北工業大學張健教授和德國德累斯頓工業大學馮新亮教授(共同通訊作者)等人報道了一種在環境條件下選擇性地將含有雜質的乙炔還原為乙烯的電催化半加氫化的方法。
對于含有1×104 ppm乙炔的粗乙烯流,電化學沉積的銅(Cu)枝晶表現出97%的高選擇性,可在9.6×104 ml gcat-1 h-1的大空速下連續產生聚合物級乙烯流(4 ppm乙炔),并且具有優異的長期穩定性。
通過理論和實際電化學拉曼光譜研究表明,由于Cu催化劑對乙炔的放熱吸附和乙烯的脫附,使得其電催化乙炔半加氫化時具有優異的性能。同時,電催化半加氫策略普遍適用于其它含雜質炔烴加氫制備聚合物級烯烴,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.:雙氧化還原位點助力2D c-MOFs具有大贗電容和寬電位窗口
先進的超級電容器電極需要具有致密氧化還原位點、導電和多孔骨架的材料。二維(2D)共軛金屬有機骨架(c-MOFs)具有電導率高、比表面積大和準1D排列的孔陣列等優點,是一種極具吸引力的超級電容器電極材料。然而,已報道的2D c-MOFs仍存在比電容不理想和電位窗口窄的問題。近日,德國德累斯頓工業大學馮新亮教授、Minghao Yu和Renhao Dong(共同通訊作者)等人報道了一種具有雙氧化還原位點的2D c-MOFs與銅酞菁(CuPc)構建塊組成的金屬雙(亞氨基苯并咪醌)(M2[CuPc(NH)8],M=Ni或Cu),其具有大的比電容和寬的電勢窗口。
通過實驗結果和理論計算證實,酞菁(Pc)單體和金屬雙(亞氨基苯并噻吩)鍵分別作為假電容性陽離子(Na+)和陰離子(SO42-)儲存的氧化還原位點,使的M2[CuPc(NH)8]在-0.8 V到0.8 V vs Ag/AgCl(3 M KCl)的大電位窗內發生連續法拉第氧化還原反應。
實驗結果表明,Ni2[CuPc(NH)8]具有良好的電導率(0.8 S m-1)和較高的活性中心密度,進一步使其具有優異的比電容(0.5 A g-1時為400 F g-1)和優良的倍率性能(20 A g-1時為183 F g-1)。此外,進一步使用Ni2[CuPc(NH)8]組裝了準固態對稱超級電容器(SCs),其能量密度為51.6 Wh kg-1,峰值功率密度為32.1 kW kg-1,表明了Ni2[CuPc(NH)8]電極的實際應用價值。
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.:雙活性位點的噻吩基共軛乙炔聚合物在堿性介質中高效光電化學水還原
雖然共軛聚合物是在中性或酸性條件下進行光電化學析氫反應(PEC HER)的理想材料,但是由于缺乏水分解位點,在堿性介質中PEC HER的性能仍然很差。近日,德國德累斯頓理工大學馮新亮院士(通訊作者)等人報道了在共軛乙炔基聚合物(CAPs)中,將聚合物骨架從聚(二乙烯基噻吩[3, 2-b]噻吩)(pDET)切割為聚(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點。
實驗結果表明,在電壓為0.3 V vs. RHE、pH=13下,生長在銅基底上的pDTT和pBDT的基準光電流密度分別為170 μA cm-2和120 μA cm-2,分別是pDET的4.2倍和3倍。
此外,結合密度泛函理論(DFT)計算和電化學操作共振拉曼光譜,作者提出了富電子Cβ聚對苯二甲酸丁二酯(pDTT)的外噻吩環是水分解的活性位點,而C-C鍵是析出氫氣的活性位點。
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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