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中国梦之科研梦--记上海交通大学化学化工学院教授庄小东

勇攀高峰助科研
2002年,19岁的庄小东以优异 的成绩考入华东理工大学。庄小东 深知科研事业需要的是知识的高度 和见识的广度,他先后在新加坡国 立大学、上海交通大学、德国马普 高分子研究所和德累斯顿工业大学 从事科研工作,主要从事高分子材
料和二维软物质材料制备及其在能 源存储与转化领域的应用研究。
氮掺杂多孔碳包覆的碳化钼用 于碱性条件下的电解水研究在析氢 反应中表现出优异的性能,科研工 作者们一直致力于此领域的研究, 旨在能够在反应中加强催化剂的性 能,提升其稳定性。专注于材料 及化学研究的庄小东不断尝试与探 索,希望通过自己的努力,在这一 难题的上有所建树。庄小东运用自 己所学,与合作者一起潜心研究。 在研究过程中,庄小东通过简单的 界面策略制备了二维的碳化钼/氮 掺杂多孔碳电催化剂。通过不断的 实验论证,庄小东发现该催化剂在 析氢反应中表现出优异的性能, 其起始电位约为0mV,电流密度 10mA•cm-2下的过电势约为45mV, 这些参数都要远远低于同类型的催 化剂,甚至能够媲美Pt催化剂。该 成果发表于国际著名期刊ACS Nano 上,得到业内专业人士的一致认可
与好评。 初战告捷,庄小东再接再厉,
与合作者一起进行更深一步的探 索——开发了氧气还原反应电催化 剂。他利用四聚反应制备了基于 Fe、Co双金属酞菁的多孔有机框 架,然后通过碳化反应得到FeCo 合金与Co4N杂化的电催化剂。通过 反复实验验证,庄小东证明了该催 化剂具有优异的催化氧气还原反应 性能,在10mA•cm-2下的过电势约 为280mV,并且在碱性溶液中具有 很高的稳定性。该工作发表于国际 著名期刊Advanced Materials上,这 也让庄小东在其科研事业上信心百 倍。凭借着这种不畏困难,坚持科 研的精神,庄小东在材料及催化领 域一路高歌猛进。
目前,庄小东任上海交通大学 全职教授及“二维软物质实验室” 负责人。自2014年任职起,他依 托学校广阔的科研平台,先后多次 获得国内和国际荣誉和奖励,如国 际先进材料学会金奖(20பைடு நூலகம்9)、 英国皇家化学会新兴青年科学家奖
(2019)、教育部自然科学奖二 等奖(2019)、入选中国化学会 118名“元素周期表青年化学家” (2019)、国家优秀青年基金资 助、上海市自然科学奖二等奖、上 海市浦江人才计划、上海市千人计 划、全国百篇优博论文提名、上 海市优秀博士学位论文和上海市 优秀毕业生等。迄今为止,已发 表150余篇学术论文,总被引8000 余次,H因子达48。曾主持中国博 士后基金、NSFC“青年基金”、 NSFC“优秀青年基金”、NSFC中 国瑞典国际交流项目、科技部国家 重点研发计划等多项基金。参加国 内国际会议和并做口头报告70余 次。庄小东所获得的成绩与他的努 力是分不开的,我们有理由相信他 会在接下来的科研中,继续实现自 己的科研梦想,带来更多的成果和 惊喜。
再接再厉创佳绩
除了化学材料领域之外,庄 小东在能源存储(电池、超级电容 器)方面也进行了探索,并获得显
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先锋人物
Avant character
著的成果。电化学储能器件是化学 领域又一新兴研究,随着风电、光 伏等新能源在能源结构中占比不断 提升,以及动力锂电池成本的快速 下降,电化学储能在动力载具、新 能源并网以及电力系统辅助服务等 领域的应用场景正不断被开发并推 广。紧跟国家发展的脚步,响应加 大力度发展新兴科研产业的号召, 庄小东与团队一起进行电化学储能 器件的研究。庄小东团队与其合作 者共同开发了双刺激响应的钠溴电 池,此款电池具有超高能量密度、 电致变色效应以及快速的热响应。 庄小东所开发的钠溴电池电压为 3.3 V,能量密度为760Wh•kg-1, 通过数据分析,该电池超过了已报 道的最好的刺激响应电化学储能器 件。该成果发表于国际著名期刊 Advanced Materials上。除此之外, 庄小东将一维的V2O5和二维的剥离 石墨烯杂化并制备成微型超级电容 器电极,该器件在10mV•s-1下的体 积容量达130.7F•cm-3。这一成果的 创造标志着第一个具有可逆电致变 色窗口的刺激响应的微型超级电容 器的诞生。该成果同样发表于国际 著名期刊Advanced Materials上。
第一个基于碳碳双键的共轭二维 共价有机框架材料,多次被Nature 和Science引用。他还在Chemical Society Review上综述了基于电化学 活性2D材料的微电池和微超级电 容器的最新进展。新兴的微细加工 策略能够精确控制小型化器件的厚 度、均匀性、结构和尺寸,这为实 现高能量和功率密度提供了巨大的 机会。此外,随着智能和交互模式 的出现,庄小东还对智能功能和集 成系统进行了详细讨论,提供了与 2D材料、器件制造、智能响应设计 和微器件集成相关的未来发展、机 遇和紧迫挑战。庄小东用自己的坚 持和努力在科研上更进一步。
在庄小东看来,科研人员不 仅仅要有自主创新的能力,还要有 总结升华的能力。庄小东总结了其 课题组在二维多孔聚合物方面的研 究,该课题组于2013年开发了以 石墨烯为模板制备“三明治”型二 维多孔聚合物的方法,并在此基础 上,制备了一系列的多功能的二维 多孔聚合物。同时,庄小东还开发 了无模板制备二维多孔聚合物的方 法,庄小东曾和课题组团队成员 一起通过Knoevenagel反应制备了
先锋人物
Avant character
中国梦之科研梦
——记上海交通大学化学化工学院教授庄小东 ■ 文/萧 斌
近年来,世界材料产业的产值 以每年约30%的速度增长。当前, 微电子、光电子、新能源、化工新 材料等已成为最活跃、发展最快、 应用前景最被投资者所看好的新材 料领域。材料是人类生产生活的物 质基础,是推动人类文明进步的重 要动力之一。新材料的出现不仅推 动了人类历史的进步,也促进了技 术的发展和产业的升级。上海交通 大学的庄小东教授致力于化学及材 料方面的研究,旨在通过自身的努 力促进新材料的发展,始终如一潜 心科研,十年如一日砥砺前行。
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