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陈辉
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Associate Professor

Gender:Male

Alma Mater:吉林大学

Education Level:Doctor graduate

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Profile:

陈辉,吉林大学化学学院,无机合成与制备化学全国重点实验室,研究员,博士生导师。2018年获得吉林大学博士学位,同年入选人社部“博士后创新人才支持计划”(合作导师为冯守华院士和邹晓新教授),2022年留校任教。致力于质子交换膜电解水(PEMWE)阳极铱催化剂的结构设计、催化机制与批量制备研究,以第一/通讯作者在Angew. Chem.(8)、Adv. Mater.(4)CCS Chem.(2)Nat. Commun.(2)等期刊发表学术论文50余篇,7件铱催化剂的发明专利成果完成技术转化(总金额1000万元)。主持国家自然科学基金面上项目和青年项目,作为课题子项目负责人参与国家重点研发计划“氢能技术”重点专项,获得全国博士后创新创业大赛优胜奖、吉林大学(力旺)杰出博士后等奖项。兼任eScience、Materials Chemistry Frontiers、Energy & Environmental Materials等期刊青年编委。

科研云线上学术报https://www.bilibili.com/video/BV1fU3VzjEyi/

科研项目:

12. 国家重点研发计划,氢能技术重点专项,低成本PEM电解水关键材料制备技术及其制氢应用示范(2021YFB4000200),2021.12-2025.11,课题子项目负责人,90万

11. 国家自然科学基金,面上项目,层状铱基氧化物酸性析氧催化体系构建(22279040),2023.01-2026.12,负责人,54万

10. 国家自然科学基金,青年项目,超薄孔壁的多孔氧化物半导体材料:设计合成、能级调控与性能优化(21901083),2020.01-2022.12,负责人,25万

9. 吉林省科技厅,国际科技合作项目,低铱载量质子交换膜电解水膜电极制备及界面特性研究(20240402080GH),2024.01-2026.12,负责人,15万

8. 吉林省科技厅,自然科学基金面上项目,基于多尺度调控的质子交换膜电解槽膜电极低铱化研究(20250102067JC),2025.01-2027.12,负责人,12万

7. 吉林省科技厅,自然科学基金面上项目,低铱酸性水氧化催化剂活性和稳定性协同优化策略研究(20210101403JC),2021.07-2023.12,负责人,8万

6. 吉林省教育厅,科研项目,低铱质子交换膜水电解析氧催化剂设计合成与器件构建(JJKH20220998KJ),2022.01-2023.06,负责人,2.5万

5. 中国博士后科学基金,博士后创新人才支持计划(BX20180120),2018.06-2020.06,负责人,20万

4. 中国博士后科学基金,特别资助(2022T150253),2022.02-2022.10,负责人,18万

3. 中国博士后科学基金,面上项目(2021M691202),2021.02-2022.10,负责人,8万

2. 中国博士后科学基金,面上项目(2018M641771),2018.12-2020.02,负责人,5万

1. 吉林大学,有组织科研专项,质子交换膜电解槽催化层结构演化的“可视化”方法构建,2024.01-2025.12,负责人,100万

精选论文:

24. Hui Chen, Jiale Li, Ke Sun, Kun Qi*, Xinyue Ni, Xiyang Wang, Haidong Xu, Muhan Na, Xiao Zhao, Zizhun Wang, Yongcun Zou, Xiaoxin Zou*. Atomic-Mesoscale Synergy in Amorphous Iridium Oxide Catalysts for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis. Angewandte Chemie International Edition 2026, 65, e5206101(PDF

制备出一种具有hollandite型短程有序结构的介孔IrOx析氧催化剂,实现了原子-介观尺度的协同优化,揭示了可逆晶格氧化学在稳定高活性非晶结构中的关键作用。

23. Hui Chen, Lina Wang, Muhan Na, Xiaoxin Zou*. Reconstruction chemistry of electrocatalysts under working conditions. Chemical Science 2025, 16, 20662-20676. (PDF

受邀发表综述论文:工况下电催化剂的重构化学。

22. Mingcheng Zhang, Xinyue Ni, Lina Wang, Jinhong Luo, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. Beyond van der Waals: Modular Identification of 2D Materials in Strongly Bonded Layered Crystals. Angewandte Chemie International Edition 2025, 64, e202516076. (PDF

提出基于晶体结构模块化解构结合原子距离判据的算法,实现了二维非范德华晶体的高通量筛选,相比已有算法,准确率提高80%以上;基于所建数据集,提出了基于化学势的剥离判据,预测了超过1000种二维氧化物纳米材料的“自上而下”合成,其中15种已得到实验证实。

21. Kexin Zhang, Xiao Liang, YuCheng Wang, Yongcun Zou, Xiao Zhao, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. Support-tuned iridium reconstruction with crystalline phase dominating acidic oxygen evolution. Nature Communications 2025, 16, 8164. (PDF

基于前期提出的核壳载体设计理念,发展了一种金属钛@氧化钛核壳结构载体,发现并阐明了载体诱导铱催化剂在催化过程中体相晶化新机制,突破了半个世纪以来对Ir重构成无定形IrOx的传统认知。

20. Hui Chen, Muhan Na, Xiaoxin Zou*. Iridium-based anode catalysts for water electrolysis: from fundamentals to industrial applications. CCS Chemistry 2025, 7, 3259-3274. (PDF

受邀发表综述论文:铱基水裂解催化剂从基础研究到工业应用。

19. Lina Wang, Ruofei Du, Zicheng Zhao, Muhan Na, Xinyi Li, Xiao Zhao, Xiyang Wang, Yimin A. Wu, Subhajit Jana, Yongcun Zou, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. Proton-Conducting, Vacancy-Rich HxIrOy Nanosheets for the Fabrication of Low-Ionomer-Dependent Anode Catalyst Layer in PEM Water Electrolyzer. Angewandte Chemie International Edition 2025, 64, e202501744. (PDF

报道了首例质子传导型氧化铱,其质子传导率逼近商业Nafion膜,可构建低离聚物依赖的阳极催化层(约85%区域无需离聚物覆盖),显著提升活性位点利用率并降低界面电阻。

18. Ke Sun, Xiao Liang, Xiyang Wang, Yimin A. Wu, Subhajit Jana, Yongcun Zou, Xiao Zhao, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. Highly efficient and durable anode catalyst layer constructed with deformable hollow IrOx nanospheres in low-iridium PEM water electrolyzer. Angewandte Chemie International Edition 2025, 64, e202504531. (PDF

基于对铱离子水解化学的深入认识,发展了一种基于缓冲体系精准调控的合成方法,制备出可形变、空心结构的氧化铱纳米球催化剂,将膜电极铱的堆积密度降至传统IrO2纳米颗粒的20%。

17. Zhoubing Xie, Xiao Liang, Zhenye Kang, Yongcun Zou, Xiyang Wang, Yimin A. Wu, Graham King, Qi Liu, Yalan Huang, Xiao Zhao, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. High-porosity, layered iridium oxide as an efficient, durable anode catalyst for water splitting. CCS Chemistry 2025, 7, 216-228. (PDF正封面文章)

发展了混合熔盐辅助的低温合成路径,实现高孔隙率层状氧化铱的批量化制备。该材料具备约74%的开放孔隙率,是迄今已知孔隙率最高的氧化铱催化剂。相关发明专利以650万元完成了技术转化。

16. Yuannan Wang, Zicheng Zhao, Xiao Liang, Xiao Zhao, Xiyang Wang, Subhajit Jana, Yimin A. Wu, Yongcun Zou, Lu Li, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*Supported IrO2 nanocatalyst with multilayered structure for proton exchange membrane water electrolysisAdvanced Materials 202436, 2407717. (PDF

基于前期提出的“高导电核+耐腐蚀壳”核壳载体设计理念,发展了TaB@TaOx核壳载体负载的IrO2催化剂,证实了IrO2/TaOx和TaOx/TaB双界面结构是协同优化催化活性和稳定性的关键。相关发明专利以350万元完成了技术转化。

15. Lina Wang, Ruofei Du, Xiao Liang, Yongcun Zou, Xiao Zhao, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. Optimizing Edge Active Sites via Intrinsic In-Plane Iridium Deficiency in Layered Iridium Oxides for Oxygen Evolution Electrocatalysis. Advanced Materials 2024, 36, 2312608. (PDF)

基于铱酸盐前驱体的预设计和定向拓扑转化,制备出一种蜂窝层状晶体结构的氧化铱催化剂。该材料具有全共边[IrO6]连接骨架,增强了结构稳定性;同时,有序铱空位优化了局域配位环境,使催化剂在活性和稳定性上均显著优于金红石相IrO2。

14. Xinyu Bai, Mingcheng Zhang, Yucheng Shen, Xiao Liang, Wenqiang Jiao, Rong He, Yongcun Zou, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. Room-temperature, metre-scale synthesis of heazlewoodite-based nanoarray electrodes for alkaline water electrolysis. Advanced Functional Materials 2024, 34, 2400979(PDF)

基于“腐蚀工程”电极制备策略,在室温下将商品化镍铁基材转化为赫硫镍矿结构(Ni, Fe)3S2一体化电极,并实现该高性能析氧电极的米级放大制备。

13. Yuannan Wang, Mingcheng Zhang, Zhenye Kang, Lei Shi, Yucheng Shen, Boyuan Tian, Yongcun Zou, Hui Chen*Xiaoxin Zou*. Nano-metal diborides-supported anode catalyst with strongly coupled TaOx/IrO2 catalytic layer for low-iridium-loading proton exchange membrane electrolyzer. Nature Communications 2023, 14, 5119. (PDF)

发展了熔盐辅助的硫化物到硼化物的低温制备路线,创制了兼具高导电性与强耐腐蚀性的TaB2@TaOx 核壳载体;进一步开发了熔盐辅助的小尺寸氧化铱均一负载技术,在低铱载量下实现了优异的电解槽性能。

12. Lan Yang#, Lei Shi#, Hui Chen#, Xiao Liang, Boyuan Tian, Kexin Zhang, Yongcun Zou, Xiaoxin Zou*. A Highly Active, Long-Lived Oxygen Evolution Electrocatalyst Derived from Open-Framework Iridates. Advanced Materials 2023, 35, 2208539. (PDF)

报道了具有开放骨架结构的SrIrO3电催化剂,发现其在催化过程中转变为(200)晶面取向的金红石IrO2纳米晶作为催化活性相,实现了优异的析氧催化性能,稳定性超过1000小时。

11. Mingcheng Zhang, Xuan Ai, Xiao Liang, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. Key Role of Local Chemistry in Lattice Nitrogen-Participated N2-to-NH3 Electrocatalytic Cycle over Nitrides. Advanced Functional Materials 2023, 33, 2306358. (PDF)

采用高通量理论计算方法,以3000多种反钙钛结构的M′M3N作为模型催化剂,揭示了以晶格氮为中心的局部环境对N2到NH3催化转化的影响。

10. Lina Wang, Lei Shi, Qi Liu, Yalan Huang, Wensheng Yan, Xiao Liang, Xiao Zhao, Hui Chen*, Xiaoxin Zou*. Structurally Robust Honeycomb Layered Strontium Iridate as Oxygen Evolution Electrocatalyst in Acid. ACS Catalysis 2023, 13, 7322–7330. (PDF)

报道了一种蜂窝层状铱酸盐SrIr2O6电催化剂,建立了铱酸锶的酸稳定性与Sr–O键强之间的关联,揭示了蜂窝层状结构的边缘铱位点是高活性析氧催化位点。

9. Hui Chen, Lei Shi, Ke Sun, Kexin Zhang, Qi Liu, Junjie Ge, Xiao Liang, Boyuan Tian, Yalan Huang, Zhaoping Shi, Zizhun Wang, Wei Zhang, Mingjie Liu, Xiaoxin Zou*. Protonated Iridate Nanosheets with Highly Active and Stable Layered Perovskite Framework for Acidic Oxygen Evolution. ACS Catalysis 2022, 12, 8658-8666. (PDF)

基于铱酸盐前驱体的预设计和定向拓扑转化,制备出一种层状钙钛矿骨架结构的氧化铱催化剂。发现了表面晶格羟基参与的催化活性提升机制,揭示了层间质子化协同抑制溶解的稳定性增强机制,突破了高活性和高稳定性难以兼得的难题。

8. Hui Chen, Jihong Li, Yucheng Shen, Wenqiang Jiao, Jiepeng Wang, Yongcun Zou, Xiaoxin Zou*. Room temperature, fast fabrication of square meter-sized oxygen evolution electrode toward industrial alkaline electrolyzer. Applied Catalysis B: Environmental 2022, 316, 121605. (PDF)

面向碱性电解水技术,提出了“腐蚀工程”电极制备策略,将廉价的商品化不锈钢基材,室温转变为高性能的析氧电极材料。这种方法很容易扩大规模,生产平方米尺寸的不锈钢电极(1米×1米)。

7. Hui Chen, Mingcheng Zhang, Kexin Zhang, Zhenyu Li, Xiao Liang, Xuan Ai, Xiaoxin Zou*. Screening and Understanding Lattice Silicon-Controlled Catalytically Active Site Motifs from a Library of Transition Metal-Silicon Intermetallics. Small 2022, 18, 2107371. (PDF,正封面文章)

基于前期RuSi的研究基础,系统研究了系列含硅金属间隙化合物的晶体结构、合成方法以及析氢催化性能,揭示了间隙硅原子的存在状态对于析氢活性位点性质的影响规律,指导发现RhSi、PdSi等多例高活性的新型析氢电催化剂。

6. Hui Chen, Lei Shi, Xiao Liang, Lina Wang, Tewodros Asefa, Xiaoxin Zou*. Optimization of Active Sites via Crystal Phase, Composition and Morphology for Efficient Low-Iridium Oxygen Evolution Catalysts. Angewandte Chemie International Edition 2020, 59, 19654-19658. (PDF)

提出了核壳型低铱固溶体催化剂结构模型:SrTi(Ir)O3@Ti(Ir)O2,依此模型制备的催化剂呈现了远高于商业IrO2催化剂的活性。

5. Xuan Ai#, Xu Zou#, Hui Chen#, Yutong Su, Xilan Feng, Qiuju Li, Yipu Liu, Yu Zhang, Xiaoxin Zou*. Transition Metal-Boron Intermetallics with Strong Interatomic d-sp Orbital Hybridization for High-Performing Electrocatalysis. Angewandte Chemie International Edition 2020, 59, 3961-3965. (PDF)

系统研究了系列含金属间隙化合物的晶体结构、合成方法以及析氢催化性能,发现sp-d轨道杂化作用主导这类材料的电子结构特征,揭示了独特的sp-d轨道杂化对表面吸附和催化活性的影响规律,预测并证实了RuB作为高活性的非铂析氢催化材料。

4. Hui Chen, Xiao Liang, Yipu Liu, Xuan Ai, Tewodros Asefa, Xiaoxin Zou*. Active Site Engineering in Porous Electrocatalysts. Advanced Materials 2020, 32, 2002435. (PDF)

受邀发表综述论文:多孔电催化剂的活性位点工程。

3. Hui Chen, Xuan Ai, Wang Liu, Zhoubing Xie, Weiqiang Feng, Wei Chen, Xiaoxin Zou*. Promoting Subordinate, Efficient Ruthenium Sites with Interstitial Silicon for Pt-Like Electrocatalytic Activity. Angewandte Chemie International Edition 2019, 58, 11409-11413. (PDF)

针对固体催化剂表面结构复杂、理性设计困难问题,提出了“表面催化位点显/隐性特征调控”的概念,以金属钌表面为例,通过间隙硅原子调节(RuSi),实现了隐性的、高活性的钌顶位位点到显性位点的转变。

2. Hui Chen, Lei Sun, Guo-Dong Li, Xiaoxin Zou*. Well-Tuned Surface Oxygen Chemistry of Cation Off-Stoichiometric Spinel Oxides for Highly Selective and Sensitive Formaldehyde Detection. Chemistry of Materials 2018, 30, 6, 2018–2027. (PDF)

建立了半导体费米能级-功函-表面吸附氧氧化能力的内在关联,基于此,提出了“表面氧化学调控”提高半导体敏感性能的新方法,即通过调控半导体费米能级,优化吸附氧与待测物的化学反应,实现半导体敏感性能提升。

1. Hui Chen, Guangtao Yu, Guo-Dong Li, Tengfeng Xie, Yuanhui Sun, Jingwei Liu, Hui Li, Xuri Huang, Dejun Wang, Tewodros Asefa*, Wei Chen*, Xiaoxin Zou*. Unique Electronic Structure in a Porous Ga-In Bimetallic Oxide Nano-Photocatalyst with Atomically Thin Pore Walls. Angewandte Chemie International Edition 2016, 55, 11442-11446. (PDF)

报道了一种具有原子层厚度孔壁的多孔镓铟双金属氧化物纤维材料。这一新颖的纳米体系具有独特的电子结构:其价带顶和导带底分别位于孔壁的两侧表面,两侧间存在静电势差,有效抑制电子-空穴对的复合。

发明专利:

21. 邹晓新,王立娜,杜若菲,陈辉,赵梓成,一种超薄缺陷型氧化物纳米片催化剂、制备方法及其在质子交换膜电解水技术中的应用,申请号:CN202411055143.2。

20. 邹晓新,谢周兵,梁宵,陈辉,邹永存,一种泡沫状氧化铱催化剂、制备方法及其在质子交换膜电解水制氢技术中的应用,申请号:CN202410347334.X。

19. 邹晓新,张可新,梁宵,陈辉,李世新,邹永存,一种纳米级Ti4O7、低温制备方法及其作为催化剂载体的应用,申请号:CN202410210386.2。

18. 邹晓新,梁宵,安伟,陈辉,邹永存,一种隧道型氧化钌和钌基隧道型氧化物纳米催化材料、制备方法及其应用,申请号:CN202410210384.3。

17. 邹晓新,徐海东,陈辉,李佳乐,高博,刘维亮,陈金威,一种具有树枝状孔结构的氧化铱催化剂、制备方法及其在质子交换膜电解水技术中的应用,专利号:ZL202411889282.5。

16. 邹晓新,武倩楠,王延飞,邵晨熠,梁宵,余颖龙,陈辉,王晶晶,硼修饰铱黑及其制备方法与电解水催化剂,申请号:CN202311631132.X。

15. 邹晓新,陈辉梁宵,邹永存,柏新宇,何蓉,一种表面具有台阶化结构的镍电极、制备方法及其在碱性电解水技术中的应用,申请号:CN202410774546.6。

14. 陈辉,邹晓新,柏新宇,沈雨澄,一种具有赫硫镍矿结构的全解水催化电极、室温制备方法及其在碱性电解水中的应用,申请号:CN202310371062.2。

13. 陈辉,邹晓新,王立娜,梁宵,邹永存,一种超薄蜂窝层状氧化物纳米片、制备方法及其在电催化酸性析氧反应中的应用,申请号:CN202310371064.1。已转化

12. 陈辉,邹晓新,谢周兵,梁宵,邹永存,一种介稳相多孔氧化铱催化剂、制备方法及其在质子交换膜电解水技术中的应用,申请号:CN202310371063.7。已转化

11. 邹晓新,陈辉,孙轲,梁宵,邹永存,一种氧化硅负载铱催化剂及其制备方法和应用,申请号:CN202311262834.5已转化

10. 邹晓新,武倩楠,陈辉,邹永存,一种高导电性的Ir@TiO2阳极催化剂、制备方法及其在质子交换膜电解槽中的应用,专利号:ZL202310220358.4。已转化

9. 邹晓新,陈辉李纪红,室温表面改性不锈钢电极、制备方法及其在碱性电解水中的应用,专利号:ZL202210275305.8。

8. 邹晓新,王元男,陈辉,邹永存,硼化物及其制备方法和应用、析氧催化剂及其制备方法,专利号:ZL202210307308.5已转化

7. 邹晓新,陈辉,孙轲,张可新,邹永存,一种层状铱基钙钛矿纳米片催化剂、制备方法及其在电催化析氧反应中的应用,专利号:ZL202210275466.7。(已转化

6. 邹晓新,杨岚,陈辉,邹永存,一种开放骨架结构的铱酸盐纳米材料、制备方法及其在电催化裂解酸性水产氧方面的应用,专利号:ZL202210591574.5。已转化

5. 邹晓新,李纪红,陈辉,一种平方米级、高活性、高稳定性的镍电极、制备方法及其应用,专利号:ZL202110134785.1。

4. 邹晓新,邹旭,李秋菊,陈辉,艾轩,纳米过渡金属硼化物催化剂及其在电催化水裂解制氢方面的应用,专利号:ZL201811193515.2。

3. 邹晓新,陈辉,刘旺,一种纯相的金属硅化物的制备方法,专利号:ZL201910443468.0。

2. 邹晓新,陈辉,李国栋,具有超高灵敏度和选择性的甲醛敏感材料CdGa2O4及其制备方法,专利号:ZL201710583457.3。

1. 曹希传,宣瑞飞,孙毅成,耿浩然,陈辉,ZnO-In2O3纳米半导体晶体气敏材料制备方法,专利号:ZL201410102645.6。

获奖情况:

2026年,CCS Chemistry 优秀研究论文”论文链接

2025年,英国皇家化学会Chemical Communications期刊“新锐科学家”链接

2024年,Industrial Chemistry & Materials(ICM)青年创新奖(依托首届工业电化学创新发展论坛暨第十八届全国有机电化学与工业学术会议,5人获奖,报道

2024年,第七届吉林大学(力旺)杰出博士后(奖金10万元,共3人获奖,理学部1人)

2024年,Chemical Synthesis 2023年度优秀论文奖 (共2篇报道人物专访论文链接)

2024年,Chinese Journal of Catalysis 2023年度优秀论文奖、2024年度杰出贡献奖论文链接

2023年,吉林大学优秀青年培育计划

2023年,吉林省人才政策3.0版-D类人才(省域拔尖人才)

2022年,吉林大学唐敖庆青年人才奖励基金

2021年,第一届全国博士后创新创业大赛优胜奖(吉林大学共3人获奖,获吉林省政府表扬通报)

2020年,吉林大学“鼎新学者”支持计划

2019年,吉林大学优秀博士后一等奖(同年度一等奖共8人,化学1人

2018年,人社部“博士后创新人才支持计划”(全国400人,其中化学学科32人,吉林大学化学4人)

2018年,吉林大学优秀博士学位论文

指导学生获奖:

2025年,中国研究生“双碳”创新与创意大赛三等奖,获奖学生:安伟、张露、赵梓成、杜若菲、纳木汗

2024年,“中国中车杯”第六届全国大学生可再生能源优秀科技作品竞赛二等奖,获奖学生:张明程、柏新宇、张可新、沈雨澄、孙轲

教学情况:

本科生:《化学自组装前沿》唐敖庆理科试验班大三学生的专业必修课,2024年至今

本科生:《无机材料化学(双语)》材料化学专业大三学生的必修高阶课程,2023年至今

本科生:《科学实践课》,大二、大三学生的专业选修课,2023年至今

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Research Group

[1]Name of Research Group:氢能源化学实验室

Description of Research Group:https://www.zouxxgroup.com/

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