【人物簡介】
黃維，男，漢族，1963年5月出生，中共黨員，中國科學院院士，俄羅斯科學院外籍院士，中國有機電子學與柔性電子學的主要奠基者 ，西北工業大學博士生導師、教授，中國國家傑出青年科學基金獲得者，中國「千人計劃」國家特聘專家，中國教育部「長江學者」特聘教授，中國國家「973計劃」項目首席科學家。1992年1月，黃維博士畢業於北京大學並留校任教；1993年12月，赴新加坡做博士後研究；2006年6月，擔任南京郵電大學副校長；2012年7月，擔任南京工業大學校長；2017年6月，擔任西北工業大學黨委常委、常務副校長。
黃維院士的主要研究領域為納米材料與技術和有機電子與器件等，為了大家了解他和研究團隊近年的科研成果，材料人做了一個匯總，方便大家閱讀。
【發表的研究成果】
1.論文：動態共振有機長餘輝材料
南京郵電大學的黃維院士和陳潤鋒教授課題組（共同通訊）繼2015年首次報導有機長餘輝材料（Nat. Mater. 2015, 14,685）之後，利用共振結構獨特的動態自適應性，有效地調整自身結構，從而實現對材料的基態、激發態能級以及躍遷成份的調控，開發了兩種具有N-P=O/N-P=S結構的新型長餘輝材料。通過理論計算研究表明，與具有N-P結構的分子相比，基於N-P=O/N-P=S共振結構的分子具有可調節的單線態—三線態能級，可有效地減小實時的單線態—三線態能級差（Real-time ΔEST）以及動態可調的躍遷成份，因此具有更多的系間竄越通道以及顯著增強的自選軌道耦合效應，可有效地促進系間竄越（Intersystem Crossing, ISC）的發生，從而獲得高的三線態激子濃度。其次，利用分子中引入的相對平面的共軛結構，構築有效的H聚集（H-aggregates），穩定高度活潑的三線態激子，繼而實現高的餘輝發光效率以及長的發光壽命。開發的餘輝材料最長壽命為0.67 s，系間竄越速率高達107s-1，發光效率為4.0%，這一結果突破了餘輝材料壽命和效率不能同時提高的矛盾問題。這一成果近期發表在Advanced Materials (10.1002/adma.201803856)上，並被選為當期的內封面，文章的第一作者是南京郵電大學博士畢業生陶冶。
文章連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201803856
2.論文：取向準二維鈣鈦礦用於高性能光電器件
南京工業大學黃維院士、王建浦教授(共同通訊作者)等利用3-溴苯甲胺碘(3BBAI)製備了高效且水穩定的準二維鈣鈦礦太陽能電池，其功率轉換效率(PCE)達18.20 %，並在Adv. Mater.上發表了題為「Oriented Quasi-2D Perovskites for High Performance Optoelectronic Devices」的研究論文，博士研究生楊榮和李仁志副研究員為共同第一作者。未封裝器件在相對溼度40%的大氣環境放置2400 h後，效率仍保持初始值的82%以上，並且浸入水中60 s後光伏參數幾乎不變。鈣鈦礦太陽能電池的優越性能應歸因於具有疏水性、高度電子有序性、高結晶度的準二維鈣鈦礦薄膜。該薄膜上層是高度取向生長的三維鈣鈦礦組分，其較小的帶隙和低的激子束縛能可實現低能太陽光子利用和高效電荷分離，而薄膜底部是豎直生長的寬帶隙鈣鈦礦組分，有利於實現高效的電荷傳輸。此外，由於抑制了非輻射複合，該器件也能作為發光二極體(LED)很好的工作，可達3.85 %。大氣環境下，未封裝器件在200 mA·cm-2的高電流密度下工作壽命約96 h。
文獻連結：Oriented Quasi-2D Perovskites for High Performance Optoelectronic Devices (Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201804771)
3.論文：基於自發形成的亞微米級結構的鈣鈦礦發光二極體
南京工業大學黃維院士（目前單位西北工業大學）和王建浦教授（共同通訊作者）團隊的帶領下，與浙江大學、南京郵電大學和西北工業大學合作，展示了溶液加工的鈣鈦礦的高效和高亮度電致發光，自發形成亞微米級結構，它能有效地從器件中提取光，並保持與波長和視角無關的電致發光。這些鈣鈦礦是通過在鈣鈦礦前驅體溶液中加入胺基酸添加劑而形成的。此外，添加劑可有效鈍化鈣鈦礦表面缺陷並減少非輻射複合。鈣鈦礦LED具有20.7％的峰值外量子效率（電流密度為18mA/cm2），能量轉換效率為12％（在10mA/cm2的高電流密度下），接近性能最佳的有機LED的價值。相關成果以題為「Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures」發表在了Nature上。
4.論文：通過分子自組裝增強超長有機磷光材料的發光效率和磷光壽命
南京工業大學黃維院士和安眾福教授（共同通訊）通過三聚氰胺和芳香羧基在水溶液中的自組裝製備了超長有機磷光材料。通過多種分子間相互作用形成的超分子框架，可以構建剛性很強的三維網絡將原子固定在其中，在有效減少三線態電子非輻射躍遷的同時，促進系間竄越。所獲得超分子有機框架可實現長達1.91秒的發光壽命和24.3%的磷光量子效率。該成果以題為"Simultaneously Enhancing Efficiency and Lifetime of Ultralong Organic Phosphorescence Materials by Molecular Self-assembly"發表在J. Am. Chem. Soc.上。
文獻連結：
Simultaneously Enhancing Efficiency and Lifetime of Ultralong Organic Phosphorescence Materials by Molecular Self-assembly(J. Am. Chem. Soc., 2018, DOI: 10. 1021/jacs.8b03867)
5.論文：鉛滷化物鈣鈦礦在電致發光的新進展
新加坡南洋理工大學的岑子健教授和南京工業大學的黃維教授（共同通訊作者）近日在NATURE COMMUNICATIONS上發表了題為Transcending the slow bimolecular recombination in lead-halide perovskites for electroluminescence的文章，報到了他們在鉛滷化物鈣鈦礦上的最新進展。從微觀載流子動力學角度清晰闡明了常規金屬滷化物鈣鈦礦材料運用在發光二極體中存在的發光效率瓶頸。通過飛秒超快光譜研究，提出如何通過調控鈣鈦礦的維度來克服這個機理上的瓶頸，從而實現高效率的鈣鈦礦發光二極體。該研究成果為實現高效低成本的新型鈣鈦礦發光二極體奠定了理論基礎。
6.論文：通過分子層內π-π相互作用構建氫鍵有機芳香骨架用於獲得超長磷光
南京工業大學黃維院士和安眾福課題組，通過分內子層π-π相互作用成功構建出具有不同孔徑的氫鍵有機芳香骨架（HOAFs）。所製備的HOAFs首次在室溫空氣中實現了超長有機磷光發光，也就是有機長餘輝發光。其中，PhTCz-1的黃色螢光壽命達79.8 ms，在停止激發後可觀察到持續幾秒長餘輝發光。而PhTCz-2和PhTCz-3，由於氧氣的猝滅作用，其長餘輝現象只能在氮氣中觀察到，鑑於此特性可被用來檢測氧氣。該工作拓展了無金屬有機磷光材料的體系。同時，該類新型的HOAFS材料還有高的熱分解溫度，這也為設計新型高溫穩定的HOFs提供了新的思路。該成果以題為"Hydrogen-Bonded Organic Aromatic Frameworks for Ultralong Phosphorescence by Intralayer π-π Interactions"發表在Angew. Chem. Int. Ed.上。
文獻連結：Hydrogen-Bonded Organic Aromatic Frameworks for Ultralong Phosphorescence by Intralayer π-π Interactions.(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201800697)
7.論文：用於多色噴墨可復用紙中的活性金屬配體配合物的研究
西北工業大學黃維院士，南京郵電大學趙強教授(共同通訊作者)在Nat. Commun.上發表了題為「Dynamic metal-ligand coordination for multicolour and water-jet rewritable paper」的文章。研究並探討了如何利用動態金屬配體相互作用的可逆性來實現可擦寫紙的製備，並突破了目前的限制。研究了含有三聯吡啶配體的聚合物薄膜在濾紙上的塗層，其上可以使用不同的金屬鹽水溶液（MSAS）作為可與配體配位的油墨重複塗覆多色圖像，結果發現列印的圖片可以保留6個月以上，用四丁基氟化銨（TBAF）可以方便地擦除金屬 - 配體配位鍵。通過將水響應型發光鋅絡合物引入成像層中，製造了另一種可以通過使用純水作為墨水來記錄信息的可複寫紙張，水是一種綠色資源，因此開發水噴印可擦寫紙具有重要意義，此應用將是實現具有長保留時間的多色水噴印的有希望的方法。
8.論文：無後處理、無摻雜二芳基芴類納米分子作為柔性p-i-n型鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸材料
南京工業大學黃維教授(通訊作者)等人在Nano Energy上發表題為「Diarylfluorene-based Nano-molecules as Dopant-Free Hole-transporting Materials without Post-treatment Process for Flexible p-i-n Type Perovskite Solar Cells」的文章。研究團隊設計了兩組二芳基芴類HTM，TPA或者9-NPC作為鏈臂，C8或者C6Cz為側鏈，分別命名為MC8-TPA, MC8-9-NPC，MC6Cz-TPA和MC6Cz-9-NPC。這些材料在普通有機溶劑中有很好的溶解性，旋塗而成的薄膜界面光滑，疏水性好，在ITO上不需後續熱處理即表現完全結晶態。在二芳基芴類HTM上製備的鈣鈦礦薄膜比在PEDOT:PSS上的晶粒更大，約為300nm。器件的最高效率達到13.85%，柔性鈣鈦礦電池最高效率為9.09%。
文獻連結：Diarylfluorene-based Nano-molecules as Dopant-Free Hole-transporting Materials without Post-treatment Process for Flexible p-i-n Type Perovskite Solar Cells（Nano Energy,2017,DIO:10.1016/j.nanoen.2018.01.005)
9.論文：沾上水能發光的二維柔性顯示器
南京工業大學黃維院士，北京大學深圳研究院孟鴻教授和德克薩斯大學達拉斯分校Ray H. Baughman教授（共同通訊作者不區分順序）等人研究了一種基於極化電極橋接的柔性顯示器，構建了利用光信號的遠距離感應器。該研究發表於Advanced Materials, 題為「Polar-Electrode-Bridged Electroluminescent Displays: 2D Sensors Remotely Communicating Optically」。研究人員設計了一種新型結構的發光器件，這種器件主要由四個部分構成，分別是，一對平行疊加或者並排分布的電極，發光層，介電層以及一個可調控的電極層。通過選擇不同的極化材料或者導電薄膜，實現了該電極層的可控。這種新型結構不僅簡單，利於大規模製造，更為重要的是，與傳統意義上的發光器件相比，一對相反的電極不再是互相堆疊，而是並排分布。正是由於這種結構上的優勢，研究者們設計出了不同種類的器件。例如，將這種柔性材料安裝在雨傘上，當水落在雨傘上，雨傘就會發光，這也為構建利用光信號變化的遠程探測器提供了可能。
文獻連結：Polar-Electrode-Bridged Electroluminescent Displays: 2D Sensors Remotely Communicating Optically（Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201703552）
10.論文：通過調節分子間相互作用實現可見光激發的超長有機磷光
南京工業大學黃維院士和安眾福研究員（共同通訊作者）使用簡明的化學方法，在可見光照射下的固體中，通過調節分子序列來獲得明亮的UOP，例如手機手電筒。通過摻入滷素原子調節分子間相互作用，激發光譜表現出明顯的紅移。經過H聚集的UOP，具有8.3％的高磷光效率和0.84s的壽命。在肉眼可以識別的0.32 mcd m -2的亮度內，UOP總共可持續104秒。鑑於這些特點，超長的有機磷光材料可被用於雙重數據的加密和解密。此外，通過聚合物基質封裝在水溶液中分散的UOP納米顆粒，並且研究了它們在生物成像中的應用。這一結果將為無金屬有機磷光材料及其應用鋪路。該成果以「Visible-Light-Excited Ultralong Organic Phosphorescence by Manipulating Intermolecular Interactions」為題於2017年7月17日發表在期刊Advanced Materials上。
文獻連結：Cai S, Shi H, Li J, et al. Visible‐Light‐Excited Ultralong Organic Phosphorescence by Manipulating Intermolecular Interactions[J]. Advanced Materials, 2017.
11.論文：利用相互擴散輔助複合二維MOF和Ti3C2Tx納米薄片用於電催化析氧反應
ACS Nano刊登了一篇題為「Interdiffusion Reaction-Assisted Hybridization of Two-Dimensional Metal−Organic Frameworks and Ti3C2TxNanosheets for Electrocatalytic Oxygen Evolution」的文章，報導了南京郵電大學李紹周教授、南京工業大學黃維教授、黃曉教授（共同通訊作者）等人，運用內部擴散相輔助的過程原位合成CoBDC，並將Ti3C2Tx納米片與之複合。將得到的複合材料應用於電化學析氧反應(OER)中，在0.1M KOH的電解液下，相對於可逆氫電極在1.64V電勢下能達到電流密度為10mA cm−2及塔菲爾斜率為48.2mV dec-1。這些性能超出那些基於 IrO2的催化劑甚至比此前報導的更先進的基於過渡金屬的催化劑。由於CoBDC層提供多孔結構和較大的活性表面積且Ti3C2Tx納米片的優良的電導性和親水性使得電荷和離子在複合得到的Ti3C2Tx−CoBDC界面上快速傳遞。同時也便於水性電解液接近催化的活性CoBDC表面。這種納米薄片進一步組裝到空氣陰極形成可充電的鋅-空氣電池，並成功帶動LED發光。
文獻連結：Interdiffusion Reaction-Assisted Hybridization of Two-Dimensional Metal−Organic Frameworks andTi3C2TxNanosheets for Electrocatalytic Oxygen Evolution（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b01409）
12.論文：一種高效的紅光LED-基於溼法加工的多量子阱鈣鈦礦材料
來自南京工業大學的黃維和王建浦（共同通訊作者）用一種簡單可擴展的方法成功製備出了純紅光高效鈣鈦礦發光器件，大大推動了有機金屬滷化物鈣鈦礦發光二極體的應用。
研究人員把無機小陽離子Cs引入到多量子阱結構的鈣鈦礦薄膜中，從而製備出純紅光高效鈣鈦礦發光器件。多量子勢阱結構不僅有利於立方CsPbBr3鈣鈦礦結構在低溫下的建立，還能夠讓Cs基多量子勢阱提供純淨穩定的紅色電致發光。這種通用的製備多量子勢阱鈣鈦礦材料的方法，能夠讓控制發射層的結晶度和形貌有很高的自由度。器件中包含的氯化物能進一步提高Cs基鈣鈦礦多量子勢阱的結晶度和光學性能，讓器件具有低的開關電壓（2v）, 高的外量子效率（最大3.7%），高的亮度（4v電壓下約為440 cd m−2）。這些性能測試結果顯示Cs基鈣鈦礦多量子勢阱LED是性能最優的紅光鈣鈦礦LED。而且該鈣鈦礦LED具有創紀錄的穩定性，在10 mA cm−2恆定電流密度下器件的壽命超過5個小時。研究人員的相關工作顯示多量子勢阱鈣鈦礦材料在用大規模生產製備出可見光範圍高性能LED上具有巨大潛力，這對低成本照明和顯示領域有巨大吸引力。
文獻連結：Efficient Red Perovskite Light-Emitting Diodes Based on Solution-Processed Multiple Quantum Wells（Advanced Materials,2017, Doi/10.1002/adma.201606600/full）
13.論文：還原型染料/石墨烯複合材料可用作高能量鋰離子電池的有機正極材料
南京工業大學黃維院士和南洋理工大學Ting Yu教授（共同通訊作者）等提供了一種簡單通用的還原染料/石墨複合材料製備方法。將超聲處理和水熱法相結合可製備出多種還原染料/石墨複合材料，用來做高性能鋰離子電池正極材料。例如，通過還原綠8和石墨烯片之間的π-π相互作用研究人員得到了穩定的複合結構，它不僅可以有效地抑制活性物質的溶解現象，在電化學反應期間還可以保證電子的快速傳輸。因此，還原綠8 /石墨烯（VG8 / G）的複合材料表現出良好的循環穩定性和優異的高倍率性能。這種簡單通用的方法還可以用來製備還原棕BR/石墨烯（VB BR/ G）和還原橄欖T /石墨烯（VO T / G）複合材料，都表現出優異的電化學性能，為高性能鋰離子電池正極材料的開發提供了新的方向。
文獻連結：Toward High Energy Organic Cathodes for Li-Ion Batteries:A Case Study of Vat Dye/Graphene Composites（Adv. Funct. Mater.，2016，DOI: 10.1002/adfm.201603603）
【發表的綜述】
1.綜述：面向大面積鈣鈦礦電池的材料
南京工業大學（先進材料研究院）黃維院士、秦天石教授團隊在Advanced Functional Materials雜誌上發表了題為「Materials toward the Up-scaling of Perovskite Solar Cells: Progress, Challenges and Strategies」的綜述性文章，第一作者為王芳芳副教授。在這篇綜述中，作者首先介紹了鈣鈦礦光伏器件和組件的結構，然後從各個功能層材料的角度詳細探討了近年來大面積鈣鈦礦光伏器件的研究進展、目前的問題和解決策略，包括鈣鈦礦材料，空穴傳輸材料，電子傳輸材料和電極材料。此外還分析了影響鈣鈦礦光伏器件穩定性的幾點關鍵因素。最後對大面積鈣鈦礦光伏器件的發展和策略進行了總結和展望。文中關於大面積鈣鈦礦電池產業化方面得到了合作單位京東方科技集團李新國、吳曉博士的建議。該論文作者為Fangfang Wang, Yezhou Cao, Cheng Chen, Qing Chen, Xiao Wu, Xinguo Li,Tianshi Qin,*andWei Huang*
文章連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201803753
2.綜述：二維發光材料的製備、性能和應用
西北工業大學的黃維院士與南京工業大學的黃曉教授、陳永華教授（共同通訊）聯合在Chem. Soc. Rev.上發表綜述文章，題為：Two-dimensional light-emitting materials: preparation, properties and applications。第一作者為王志偉博士和仇晶晶碩士。作者將二維發光材料歸納為三大類，即二維無機發光材料、二維有機發光材料和二維有機-無機雜化發光材料，並對其製備、性質及應用進行了點評。作者闡述了每一類材料的製備方法並討論它們的結構和化學性質，特別對結構與發光特性之間的關係進行了重點討論。最後，作者對二維發光材料目前的潛在應用以及發展中的挑戰和未來機遇進行了展望。
文獻連結：Two-dimensional light-emitting materials: preparation, properties and applications, (Chem. Soc. Rev., 2018, DOI: 10.1039/c8cs00332g)
3.綜述：無鉛有機無機雜化鈣鈦礦在光伏上的運用
南京工業大學的黃維院士、陳永華教授和夏英東副研究員（共同通訊作者）在Advanced Materials發表了題為「Lead-free Organic–Inorganic Hybrid Perovskites for Photovoltaic Applications: Recent Advances and Perspectives」的綜述。在這篇綜述中，作者主要從無鉛鈣鈦礦晶體結構、薄膜沉積和器件性能方面的理論分析和實驗解釋，回顧了無鉛鈣鈦礦的最新研究進展。同時還討論了進一步了解無鉛雜化鈣鈦礦基本性質的重要性，特別是與光有關的性質。
本文由材料人編輯部編輯，材料牛整理。