理学院江明航博士在材料科学领域TOP期刊ACS Nano发表论文
时间: 2023-02-16
来源: 教育部
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近日，理学院江明航博士在ACS Nano期刊（材料科学领域TOP期刊，中科院一区，IF=18.027）发表题为“Review on Electrocatalytic Coreduction of Carbon Dioxide and Nitrogenous Species for Urea Synthesis”的综述论文。江明航博士为该论文的第一作者和通讯作者，南京大学金钟教授为该论文的共同通讯作者。
尿素不仅是农作物生长过程中最重要的氮肥，也是生产重要化工产品（例如脲-三聚氰胺-甲醛树脂，脲甲醛和巴比妥酸盐等）的关键化学原料。目前，传统的尿素合成工艺存在反应条件苛刻，环境污染以及对设备要求高等问题，因此，亟待研发反应条件温和，绿色可持续的尿素合成技术以替代传统的两步法合成尿素工艺。通过电化学路径将环境中的温室气体CO2和硝酸盐水体污染物共还原为具有更高附加值的尿素，对实现碳中和、碳/氮循环利用、间歇式能源有效存储以及缓解环境污染等问题具有重要意义。
图1. 电催化合成尿素反应路径图尽管越来越多的研究在电化学尿素合成方面取得了一些突破，但其尿素产率低、法拉第效率不理想、C-N耦合反应机理不明晰等问题仍然是其大规模实际应用的主要障碍。基于此，如图2所示该论文从电催化合成尿素的发展历程，催化剂设计以及电催化C-N耦合机理等方面作了系统的探讨和总结，并提出了电催化合成尿素现阶段的发展瓶颈以及相应的解决策略。
图2. 电催化合成尿素发展历程以及现已开放催化剂的分类图该项研究得到四川省自然科学基金（23NSFSC6350）和西华大学博士科研启动金（RX2200003682）的资金支持。原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c11046
作者简介：
江明航博士：2022年6月获南京大学理学博士学位，主要从事电催化合成氨和电催化二氧化碳还原的研究，师从金钟教授。2022年7月-至今，西华大学理学院讲师。主持四川省自然科学基金青年项目1项；已在国际学术期刊发表SCI论文近30篇，其中以第一作者身份在Nano Letters（IF=12.262，3篇），ACS Nano（IF=18.027，1篇），Environmental Science & Technology（IF=11.357，1篇），Chemistry of Materials（IF=10.508，1篇），ACS Applied Materials & Interfaces（IF=10.383，1篇），Electrochimica Acta（IF=7.336，2篇）期刊上共发表论文9篇，以共同第一作者身份在Nano Letters期刊上发表论文1篇，以共同通讯作者身份在International Journal of Hydrogen Energy期刊上发表论文1篇。
金钟教授：南京大学化学化工学院教授、博士生导师、南京大学天长新材料与能源技术研发中心主任。2003年和2008年分别获得了北京大学化学与分子工程学院学士和博士学位。2008-2014年先后在美国Rice大学和麻省理工学院进行博士后研究。2014年起任教于南京大学，先后入选了国家海外高层次人才引进计划青年项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金、科技部创新人才推进计划、国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才。学术期刊《Frontiers in Chemistry》副主编、《Nano Research》《Chinese Chemical Letters》《Journal of Electrochemistry》和《SmartMat》青年编委等学术任职。主要研究领域是能源化学和材料化学，包括：清洁能源转换与存储材料的结构设计、物理化学机制研究和功能器件应用。已在Nature Chem.、Nature Commun.、JACS、Angew. Chem.、Adv. Mater.等学术期刊发表SCI论文220余篇，他引>15000次，H因子>62。主持国家重点研发计划“纳米科技”重点专项青年科学家专题项目、装备预研教育部联合基金青年人才项目、JW科技委GF科技创新特区项目（4项）、国家自然科学基金、江苏省杰出青年基金等科研项目。获得了2021年国家自然科学奖二等奖(5/5)、科睿唯安全球高被引科学家、2020年华为“紫金学者”人才基金、2018年教育部自然科学一等奖(4/7)、江苏省教育教学与研究成果二等奖(1/5)、南京市中青年拔尖人才、2017年教育部高校优秀科研成果奖一等奖(4/7)等奖励和荣誉。
尿素不仅是农作物生长过程中最重要的氮肥，也是生产重要化工产品（例如脲-三聚氰胺-甲醛树脂，脲甲醛和巴比妥酸盐等）的关键化学原料。目前，传统的尿素合成工艺存在反应条件苛刻，环境污染以及对设备要求高等问题，因此，亟待研发反应条件温和，绿色可持续的尿素合成技术以替代传统的两步法合成尿素工艺。通过电化学路径将环境中的温室气体CO2和硝酸盐水体污染物共还原为具有更高附加值的尿素，对实现碳中和、碳/氮循环利用、间歇式能源有效存储以及缓解环境污染等问题具有重要意义。图1. 电催化合成尿素反应路径图尽管越来越多的研究在电化学尿素合成方面取得了一些突破，但其尿素产率低、法拉第效率不理想、C-N耦合反应机理不明晰等问题仍然是其大规模实际应用的主要障碍。基于此，如图2所示该论文从电催化合成尿素的发展历程，催化剂设计以及电催化C-N耦合机理等方面作了系统的探讨和总结，并提出了电催化合成尿素现阶段的发展瓶颈以及相应的解决策略。图2. 电催化合成尿素发展历程以及现已开放催化剂的分类图该项研究得到四川省自然科学基金（23NSFSC6350）和西华大学博士科研启动金（RX2200003682）的资金支持。原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.2c11046作者简介：
江明航博士：2022年6月获南京大学理学博士学位，主要从事电催化合成氨和电催化二氧化碳还原的研究，师从金钟教授。2022年7月-至今，西华大学理学院讲师。主持四川省自然科学基金青年项目1项；已在国际学术期刊发表SCI论文近30篇，其中以第一作者身份在Nano Letters（IF=12.262，3篇），ACS Nano（IF=18.027，1篇），Environmental Science & Technology（IF=11.357，1篇），Chemistry of Materials（IF=10.508，1篇），ACS Applied Materials & Interfaces（IF=10.383，1篇），Electrochimica Acta（IF=7.336，2篇）期刊上共发表论文9篇，以共同第一作者身份在Nano Letters期刊上发表论文1篇，以共同通讯作者身份在International Journal of Hydrogen Energy期刊上发表论文1篇。金钟教授：南京大学化学化工学院教授、博士生导师、南京大学天长新材料与能源技术研发中心主任。2003年和2008年分别获得了北京大学化学与分子工程学院学士和博士学位。2008-2014年先后在美国Rice大学和麻省理工学院进行博士后研究。2014年起任教于南京大学，先后入选了国家海外高层次人才引进计划青年项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金、科技部创新人才推进计划、国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才。学术期刊《Frontiers in Chemistry》副主编、《Nano Research》《Chinese Chemical Letters》《Journal of Electrochemistry》和《SmartMat》青年编委等学术任职。主要研究领域是能源化学和材料化学，包括：清洁能源转换与存储材料的结构设计、物理化学机制研究和功能器件应用。已在Nature Chem.、Nature Commun.、JACS、Angew. Chem.、Adv. Mater.等学术期刊发表SCI论文220余篇，他引>15000次，H因子>62。主持国家重点研发计划“纳米科技”重点专项青年科学家专题项目、装备预研教育部联合基金青年人才项目、JW科技委GF科技创新特区项目（4项）、国家自然科学基金、江苏省杰出青年基金等科研项目。获得了2021年国家自然科学奖二等奖(5/5)、科睿唯安全球高被引科学家、2020年华为“紫金学者”人才基金、2018年教育部自然科学一等奖(4/7)、江苏省教育教学与研究成果二等奖(1/5)、南京市中青年拔尖人才、2017年教育部高校优秀科研成果奖一等奖(4/7)等奖励和荣誉。 
