「李玉良」世界上第一個發現石墨炔碳納米材料的人

2020-12-14 中國粉體網

「人的一生，應該去真正思考，哪個階段真正地推動了自己。」


——李玉良


「李老師非常具有人格魅力，是一個學識非常淵博的人，一心地熱愛科研。」


——學生評價



人物簡介


李玉良，無機化學家，1949年10月1日出生於山東省青島市中國科學院化學研究所研究員，2015年12月當選為中國科學院院士。



獲獎及研究領域


2002年、2005年和2014年三次獲得國家自然科學二等獎，兩次獲北京市科學技術獎（自然科學）一等獎和中國科學院自然科學二等獎一次。是首屆全國創新爭先獎獲得者，2017年獲何梁何利科學與技術進步獎。


研究領域為碳基和富碳分子基材料定向、多維、大尺寸聚集態結構和異質結構自組織生長、自組裝方法學以及在能源、催化和光電等領域的應用。


人物經歷


  • 1972.4—1975.11，北京化工學院基本有機合成專業學習。
  • 1975.11—1992.12，中國科學院化學研究所助理研究員。
  • 1992.12—1996.12，中國科學院化學研究所副研究員。
  • 1988.3—1989.10，荷蘭阿姆斯特丹大學有機化學實驗室訪問學者。
  • 1998.10—1999.3，香港大學化學系配位化學，訪問教授。
  • 1999.9—2000.2，美國聖母大學放射化學實驗室光化學和物理實驗室，訪問教授。
  • 1996.12，中國科學院化學研究所研究員。
  • 2015年12月7日，當選中國科學院院士。


李玉良院士的部分石墨炔相關研究


◆石墨炔的可控合成


李玉良課題組以銅箔為生長襯底和催化劑，六炔基苯為單體，採用交叉偶聯反應成功製得了石墨炔薄膜。這是利用溼化學方法合成石墨炔的大面積薄膜的首次成功嘗試。該薄膜為多層結構，覆蓋了整塊銅箔表面。利用該薄膜所製備的器件顯示其室溫下的電導率為2.516 × 10−4 Sm−1 ，具有半導體的明顯特徵。


◆石墨炔在催化領域的應用


李玉良課題組利用石墨炔成功實現了對零價鐵原子和鎳原子的負載，製備了大面積零價金屬單原子催化劑。這一系列的單原子催化劑在電催化析氫反應中具有很好的催化效果，其電催化活性和使用壽命均明顯優於常規的催化劑，這一成果為石墨炔材料在催化領域的應用提供了新思路。


◆石墨炔在儲能領域的應用


李玉良課題組將石墨炔摻雜到 FA0.85MA0.15Pb(10.85Br0.15)3鈣鈦礦材料當中，鈣鈦礦與石墨炔材料形成的異質結提供了一個實現激子分離和光電子激發及轉移的額外通道，提高光電轉化效率。該鈣鈦礦太陽能電池就實現了20.54%的光電轉化效率。該方法也為鈣鈦礦太陽能電池的發展提供了新思路——通過構建異質結來實現激子分離和光電子激發及轉移。


世界上第一個發現石墨炔碳納米材料的人


2004年，由英國曼徹斯特大學科學家安德烈•海姆和康斯坦丁•諾沃肖洛夫發明的石墨烯問世。2010年，為了表彰安德烈•海姆和康斯坦丁•諾沃肖洛夫在石墨烯材料方面的卓越研究，授予了他們諾內爾物理獎的榮譽。一時間，科研圈對於石墨烯的研究源源不斷，石墨烯也成為越來越多科學家選擇的材料。


與此同時，中國科學院化學研究所李玉良博士也合成出了一種名叫石墨炔的材料——這種自然界不存在的物質，這種只存在於理論中的物質第一次真實地呈現在人類面前。


石墨炔是一種新興的二維碳材料，是一種具有很大發展潛力的新碳同素異形體，由於其奇特的sp和sp2電子結構並具有本徵帶隙，展現了已發現的碳材料難以出現的性質。近年來，石墨炔已經在鋰離子電池，催化劑，太陽能電池，電化學驅動器等方面開展了系列前沿性探索研究，取得了引人注目的研究成果。


和石墨烯的發現一樣，石墨炔的發現同樣掀起了科學界的研究浪潮。石墨炔的發現及研究開啟了西方科學家跟著中國科學家做研究的腳步。成功絕非偶然，需要付出萬分努力，是多少次實驗室裡的疲勞和深夜的思考，是無數次的失敗與再試一次的勇氣。


無獨有偶 成功源於言傳身教


據一些文章介紹，小時候，李玉良的家庭條件並不富裕，但父親並沒有以此剝脫他學習的權利，李玉良耳朵父親喜歡讀書，常常會買世界名著以及中國的近代小說，長期的學習讓他明白——再窮不能窮教育，而李玉良也耳濡目染地從小就開始讀書。父親的觀點是，人要有文化，才能改變自己，才能做大事，此間並無功利心，只是對文化的渴望。這對李玉良影響很大。除了父親的影響以外，高中過後在內蒙生產建設兵團的一段知青歲月對他以後人生方向的選擇及奮進也起到了一定推動作用。另外，李玉良情系化學，他從教以後倡導學要自樹其幟，做別人不敢做的東西。


資料來源：

￭百度百科

￭中國科學院化學研究所

￭光明網.李玉良：分子式裡的人生

￭視頻|【走近院士之我與共和國同齡】李玉良：他是創造了新物質的人

￭化學空間.【世界著名化學家】李玉良

相關焦點

  • 李玉良:世界上第一個發現石墨炔碳納米材料的人—新聞—科學網
    研究領域為碳基和富碳分子基材料定向、多維、大尺寸聚集態結構和異質結構自組織生長、自組裝方法學以及在能源、催化和光電等領域的應用。 李玉良，是世界上第一個發現石墨炔碳納米材料的人，在這個領域，他和他的團隊一直處在世界科研前沿。 1949年10月，李玉良出生於山東青島。雖然家裡生活並不寬裕，但父親喜歡讀書，會買世界名著，還有一些中國近代小說。
  • 中國科學家首次成功合成石墨炔—新聞—科學網
    ■本報記者
  • 李玉良:分子式裡的人生
    研究領域為碳基和富碳分子基材料定向、多維、大尺寸聚集態結構和異質結構自組織生長、自組裝方法學以及在能源、催化和光電等領域的應用。　　李玉良，是世界上第一個發現石墨炔碳納米材料的人，在這個領域，他和他的團隊一直處在世界科研前沿。
  • 【中國科學報】中國科學家首次成功合成石墨炔
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    奧地利科學家在最新一期《自然·材料學》雜誌上撰文指出，他們在實驗室大量合成出有史以來最長的穩定線性碳鏈，其由6000多個碳原子組成，或有助最終批量製造出目前已知的最硬的物質——碳炔。　　1885年，德國有機化學家阿道夫·馮-貝耶爾首次提出碳炔的概念，他將其描述為一種無限長的碳碳單鍵和三鍵交替而成的碳鏈。
  • 由6000多個碳原子組成的碳炔
  • 傳說中的最硬物質「碳炔」雛形已被合成,硬度是鑽石40倍
    ——碳炔。碳納米管在最新研究中，科學家們將兩層石墨烯捲成團，製造出了一個雙壁的碳納米管，並在石墨烯薄片的縫隙內合成出這種碳長鏈，縫隙能保護這種材料並讓其保持穩定。該研究第一作者石磊（音譯）表示：「最新研究朝我們最終真正認識碳炔邁出了關鍵一步。」
  • 最硬物質碳炔到底有多硬?
    在最新一期《自然·材料學》雜誌上，奧地利科學家在實驗室合成出有史以來最長的穩定線性碳鏈，該碳鏈由6000多個碳原子組成，或有助最終批量製備出目前已知的最硬物質——碳炔。 　　1885年，德國有機化學家阿道夫·馮-貝耶爾首次提出碳炔的概念，他將其描述為一種無限長的碳碳單鍵和三鍵交替而成的碳鏈。但他也提醒，由於其極不穩定，因此很難製造出來。
  • 世界最強韌材料碳炔可批量生產:強度超鑽石40倍
    碳炔相當於碳的一維形式——由碳原子聚集在一起形成的鏈，被認為是世界上最強韌的材料，強度超過鑽石40倍。在新的方法中，研究人員採用雙層壁碳納米管來生成穩定的碳鏈，其長度也創下新的記錄。在此之前，一條碳鏈的長度記錄只有約100個碳原子。1885年，德國化學家阿道夫·馮·拜爾(Adolf von Baeyer)首次提出了碳炔的概念，他描述了線性炔碳——或者說無限長度的碳鏈——的存在，並將其稱為「carbyne」。不過，他同時指出該材料會非常難以獲得，因為它極其不穩定。
  • 「綜述」碳納米材料的結構應用多樣性
    碳元素納米材料的形成元素周期表中的碳元素包含各種同素異形體，例如，非晶碳，石墨，金剛石，碳球，碳納米管（CNT）和石墨烯。並且它具有SP，SP2，SP3雜交的各種電子軌道特性。此外，SP2的各向異性導致了晶體性和其他排列的引導。
  • 青島能源所黃長水教授AM綜述: 石墨炔基材料的製備及在儲能中的應用
    成果簡介 石墨炔（GDY）以其二維化學結構、獨特的內在性質和廣泛的應用前景而備受關注。特別是，一些結構特徵和基本物理特性，包括平面內孔的擴展、規則的納米結構和良好的傳輸特性，使GDY成為了包括電池和超級電容器在內的儲能裝置中電極材料的候選。
  • 兼具高選擇性和高導電性 石墨炔成甲醇電池理想膜材料
    近日，香港科技大學教授趙天壽課題組發現新型二維碳納米材料石墨炔是較為理想的質子交換膜材料，具備高質子傳導性和高選擇性，能有效阻隔甲醇燃料的滲透。　　質子交換膜的作用是阻隔陰陽兩極，傳導質子。「質子交換膜的性能是現在面臨的一個『卡脖子』問題。」趙天壽介紹，目前燃料電池用質子交換膜主要採用美國杜邦公司生產的Nafion膜，其最大問題是甲醇滲透率高。
  • 目前已知的最硬的物質「碳炔」 硬度是鑽石的40倍、石墨烯的兩倍
    美國科學家經過理論計算指出，碳炔這種碳原子一維線性帶狀物的強度應該比任何已知的材料更硬更堅固，擁有巨大的抗張強度和硬度，硬度是鑽石的40倍、石墨烯的兩倍，因此，可用於製備超堅固的設備。另外，它還擁有僅被拉伸3%就能從導體轉變成絕緣體的獨特屬性，因而備受電子設備領域青睞。儘管科學家們可採用某些方法讓碳鏈保持穩定，但此前只能製造出最多擁有100個碳原子的不穩定碳鏈。
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