姚陈忠 教授 博士 研究领域: 储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工 研究方向: 能源材料电化学 所在单位: 运城学院

基本信息

所在单位:
运城学院
职称:
教授
最高学历:
博士
教育经历:
1999.09至2003.06, 山西大学, 化学, 学士
2004.09至2009.06, 中山大学, 物理化学, 博士, 导师: 童叶翔
工作经历:
2009.07至今, 运城学院, 应用化学系, 讲师
专家介绍:
光电化学电池作为太阳能转化为电能的器件,光阳极材料的性能直接决定了其性能优劣。制备具有高稳定性,良好的可见光活性和电子-空穴分离效率以及能带匹配的活性电极物质是当前的研究焦点。过渡金属氧化物如 TiO2、ZnO及SnO2 等能带间隙较大,且存在光生载流子容易重新复合和量子产率低等缺点。关于如何有效控制光阳极材料结构、成分、尺寸,进而获得具有高吸光性和高光电能量转换效率尚需进一步研究。利用储能器件将光能转换得到的电能储存利用是实现光能高效利用的途径之一。作为电能储存器件的超级电容器,以其快速充放电、功率密度大及循环寿命长等特性已成为一种极具发展潜力的能量存储装置。水系超级电容器具有较好的安全性和较大的离子电导率,然而受到水分解电压(1.23V)的限制,工作电压较低。利用具有高析氢过电位的负极材料和高析氧过电位的正极材料设计不对称超级电容器,以拓宽工作电压,已经成为提高超级电容器能量密度的有效策略。相较于正极材料,负极材料的开发处于相对落后状态,碳基负极材料虽然来源丰富,但由于理论比电容低(100-250 F/g),远低于MnO2等正极材料,导致电容器能量密度较低。因此探索新型、廉价、高性能的非对称超级电容器负极材料仍然是一个重大挑战。

    围绕新能源材料和器件的社会发展需求,从材料制备及其表界面构效关系着手,以材料的设计与合成→性质研究→器件研制与性能优化为主线,系统开展金属氧化物基纳米阵列材料的设计和可控制备、材料表界面电子传输机制探索、光电转换与存储器件研制的应用基础研究,把新型材料的研究由“材料制备”提升到“器件研制”的层次,以期为推动碳达峰/碳中和目标和山西省战略性新兴产业的关键技术突破提供科学基础和技术储备。

内容如下:

    (1) ZnO纳米阵列光电性能优化及光电化学电池器件设计 创新性地发展了基于电化学界面限域反应可控制备一维 ZnO基光电转换复合材料的新思路,借助氧空位缺陷调控和type-II异质结构筑策略,通过调控能带结构和电子空穴分离中心,提高了光电阳极吸光性能和光生载流子的分离效率,发展了具有较高能量转换效率的光电化学电池。

    (2) WO3基超级电容器负极材料性能优化及水系非对称柔性储能器件设计 以提升超级电容器的能量密度和循环寿命为主线,通过在钨氧化物阵列创制缺陷与表面包裹导电材料(无定型碳),大幅提高了电极电容性能和稳定性。并基于不同材料的析氢、析氧过电势,设计了基于改性钨氧化物为负极的柔性非对称水系超电容储能器件,将工作电压平台拓宽至1.8 V,从而实现超级电容器的高比能量和高比电容化。

    通过本项目的开展,发展了大面积电化学界面限域反应可控制备纳米结构材料的方法;借助缺陷调控和type-II异质结构筑策略,提高了光电阳极吸光性能和光生载流子的分离效率;通过创制缺陷与表面包裹导电材料提高了储能电极电容性能;设计了光电转换和存储器件。研究成果为开发高性能光电能量转换与存储材料及器件研究提供了重要的实验和理论基础。

    本团队在Journal of Materials Chemistry A,Journal of Power Sources等国内外学术期刊上发表论文40篇,部分成果得到国内外专家的肯定和广泛引用,其中包括Advanced Functional Materials, Small, ACS Applied Materials & Interfaces等重要学术杂志,单篇引用最高70次。

科研能力

研究领域:
储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工
研究方向:
能源材料电化学
英文标签:
Electrodeposition;Crystal Structure;Magnetic Properties;Coordination Polymer;Graphene;Nickel Metal Complex;Nanorod Arrays;N-donor Ligands;Bidentate Ligand;Imidazole
论文著作:
1. Electrochemical Preparation and Magnetic Study of Bi–Fe–Co–Ni–Mn High Entropy Alloy
Chen-Zhong Yao; Peng Zhang; Meng Liu; Gao-Ren Li; Jian-Qing Ye; Peng Liu; Ye-Xiang Tong
Electrochimica Acta, 2008

2. Titanium Dioxide@polypyrrole Core-Shell Nanowires for All Solid-State Flexible Supercapacitors.
Minghao Yu; Yinxiang Zeng; Chong Zhang; Xihong Lu; Chenghui Zeng; Chenzhong Yao; Yangyi Yang; Yexiang Tong
Nanoscale, 2013

3. Controllable electrochemical synthesis and photovoltaic performance of ZnO/CdS core-shell nanorod arrays on fluorine-doped tin oxide
Chenzhong Yao; Bohui Wei; LiXin Meng; Hui Li; Qiaojuan Gong; Hong Sun; HuiXuan Ma; XiaoHua Hu
Journal of Power Sources, 2012

4. Controllable Hortensia-like MnO2 Synergized with Carbon Nanotubes As an Efficient Electrocatalyst for Long-Term Metal-Air Batteries
Nengneng Xu; Qi Nie; Lingyiqian Luo; Chenzhong Yao; Qiaojuan Gong; Yuyu Liu; Xiao-Dong Zhou; Jinli Qiao
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, 2019

5. Electrochemical Self-Assembly of Zno Nanoporous Structures
Gao-Ren Li; Ci-Ren Dawa; Qiong Bu; Xi-Hong Lu; Zhi-Hai Ke; Hai-En Hong; Fu-Lin Zheng; Chen-Zhong Yao; Guan-Kun Liu; Ye-Xiang Tong
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2007

6. Electrochemical Growth and Control of ZnO Dendritic Structures
Gao-Ren Li; Xi-Hong Lu; Dun-Lin Qu; Chen-Zhong Yao; Fu-lin Zheng; Qiong Bu; Ci-Ren Dawa; Ye-Xiang Tong
The Journal of Physical Chemistry C, 2007

7. Enhanced Photoelectrochemical Performance of Hydrogenated ZnO Hierarchical Nanorod Arrays
Chenzhong Yao; Bohui Wei; Huixuan Ma; Hui Li; Lixin Meng; Xisheng Zhang; Qiaojuan Gong
Journal of power sources, 2013

8. Electrochemical Synthesis of Orientation-Ordered ZnO Nanorod Bundles
Gao-Ren Li; Ci-Ren Dawa; Qiong Bu; Fu-lin Zhen; Xi-Hong Lu; Zhi-Hai Ke; Hai-En Hong; Chen-Zhong Yao; Peng Liu; Ye-Xiang Tong
Electrochemistry Communications, 2007

9. Carbon-Encapsulated Tungsten Oxide Nanowires As A Stable and High-Rate Anode Material for Flexible Asymmetric Supercapacitors
Chenzhong Yao; Bohui Wei; Hui Li; Gaofeng Wang; Qiuping Han; Huixuan Ma; Qiaojuan Gong
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, 2017

10. Facile Preparation and Magnetic Study of Amorphous Tm-Fe-Co-Ni-Mn Multicomponent Alloy Nanofilm
Yao Chenzhong; Wei Bohui; Zhang Peng; Lu Xihong; Liu Peng; Tong Yexiang
JOURNAL OF RARE EARTHS, 2011
发明专利:
1. High-molecular plastic pipe structure
YUNCHENG UNIVERSITY
WANG JIE; NIU YANLI; LI HUI; JIANG HONGSHI; YAO CHENZHONG; LI JUN
公开日期: 2021-08-13 申请日期: 2020-12-01 公开号: CN213954664U

2. 一种聚乳酸材料的加工输送装置
运城学院
王杰; 李晖; 李军; 蒋洪石; 姚陈忠
公开日期: 2021-03-23 申请日期: 2020-06-16 公开号: CN212768143U

3. 超疏水微坑阵列芯片及其制备方法和装置
清华大学
刘鹏; 刘畅; 陈忠尧; 胡亚伟
公开日期: 2020-09-25 申请日期: 2020-07-03 公开号: CN111701629A

4. 一种基于电化学的污水处理系统
运城学院
卫博慧; 王杰; 李晖; 李军; 蒋洪石; 姚陈忠
公开日期: 2020-06-16 申请日期: 2020-03-17 公开号: CN111285533A

5. 一种化工废气处理装置
运城学院
李军; 蒋洪石; 王杰; 李晖; 姚陈忠
公开日期: 2020-01-03 申请日期: 2019-02-14 公开号: CN209885557U

6. 一种化工原料筛选装置
运城学院
姚陈忠; 李晖; 王杰; 蒋洪石; 李军
公开日期: 2019-05-14 申请日期: 2018-04-18 公开号: CN208853240U

7. 一种有机化学实验用分水器
运城学院
李晖; 姚陈忠; 李军; 蒋洪石; 王杰
公开日期: 2018-12-28 申请日期: 2018-04-28 公开号: CN208288047U

8. 一种用于高分子材料的反应釜
运城学院
王杰; 李晖; 蒋洪石; 李军; 姚陈忠; 弓巧娟
公开日期: 2018-12-14 申请日期: 2018-04-18 公开号: CN208229919U

9. 一种金属有机化学气相沉积设备
运城学院
李晖; 蒋洪石; 王杰; 姚陈忠; 李军
公开日期: 2018-11-09 申请日期: 2018-04-18 公开号: CN208071808U

10. 一种太阳能电池组件
运城学院
鱼银虎; 卫莉婷; 焦姣; 张稳婵; 姚陈忠; 刘赵荣
公开日期: 2018-04-10 申请日期: 2017-07-23 公开号: CN207217559U

11. 染料敏化太阳能电池的制作方法
运城学院
鱼银虎; 姚陈忠; 刘赵荣; 杨斌武; 魏壮伟; 杨霞; 蒋洪石; 李军
公开日期: 2018-02-02 申请日期: 2017-09-30 公开号: CN107658136A

12. 一种太阳能电池板
运城学院
鱼银虎; 姚陈忠; 刘赵荣; 卫莉婷; 焦姣; 张稳婵
公开日期: 2018-01-23 申请日期: 2017-07-23 公开号: CN206922716U

13. Preparation method for ordered nanometer zinc oxide film material
YUNCHENG UNIVERSITY
YAO CHENZHONG; LI HUI; LI JUN; JIANG HONGSHI; GONG QIAOJUAN
公开日期: 2013-11-20 申请日期: 2013-07-31 公开号: CN103397326A

14. 一种含有稀土的高熵合金催化剂的制备方法
中山大学
姚陈忠; 张旺生; 叶剑清; 童叶翔; 刘鹏
公开日期: 2009-12-30 申请日期: 2007-12-27 公开号: CN100574876C

15. 一种高熵合金磁性材料的制备方法
中山大学
姚陈忠; 刘鹏; 童叶翔; 李高仁; 叶剑清
公开日期: 2008-11-19 申请日期: 2008-01-29 公开号: CN101307465A

16. 一种含有稀土的高熵合金催化剂的制备方法
中山大学
叶剑清; 童叶翔; 姚陈忠; 刘鹏; 张旺生
公开日期: 2008-07-09 申请日期: 2007-12-27 公开号: CN101214443A

17. 一种含有稀土的高熵合金催化剂的制备方法
中山大学
叶剑清; 童叶翔; 姚陈忠; 刘鹏; 张旺生
公开日期: 2008-07-09 申请日期: 2007-12-27 公开号: CN101214443C

18. 一种高熵合金催化剂的制备方法
中山大学
叶剑清; 童叶翔; 姚陈忠; 李高仁; 刘鹏
公开日期: 2008-06-11 申请日期: 2007-12-27 公开号: CN101195091A
科研项目:
1. 过渡金属羟基氧化物改性的复合光阳极材料制备及光电化学性质研究
立项时间: 2016-2019 项目经费:650000

2. 电化学制备纳米有序聚苯胺/稀土-铁族金属磁性高熵合金复合材料
立项时间: 2012-2014 项目经费:240000

项目合作

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