高广刚
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近年来一直从事纳米团簇（多金属氧酸盐与银铜簇）的设计合成与功能性研究。目前已经在 J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Small, Nanoscale, Chem. Eur. J., Electrochim. Acta, J. Mater. Chem.C, Inorg. Chem., Dalton Trans., RSC Adv. 等国际知名期刊上发表SCI检索论文80余篇，主持国家自然科学基金面上项目2项，主持并完成黑龙江省杰出青年科学基金1项及省自然科学基金项目2项，两次荣获省科技进步二等奖，出版专著1部，编写教材1部, 2019年获得国务院特殊津贴。
在纳米铜簇的研究工作中，课题组发现原子级精确的铜簇化合物是一类潜在的优良光催化剂，但铜簇中所包含的Cu(I)物种往往呈现氧化还原活性，稳定性较差，限制了其在光催化领域中的进一步应用。通过在一价铜簇中引入其他单元或活性载体，设计合成出不同系列的铜簇化合物，实现其高活性与高稳定性的光催化产氢或水裂解。该系列研究工作为基于原子级精确的纳米金属铜簇簇的高性能产氢光催化剂的设计开辟了一条全新的技术途径，拓展了非贵金属团簇化合物在光催化领域中的应用，为未来可商业化产氢或水裂解催化剂的发展奠定了基础。
锂金属电池在能源领域备受关注，其具有高理论比容量、低还原电位、低重量密度的锂金属被称为“圣杯”负极材料。然而，充放电过程中的不均匀锂沉积/剥离会导致锂枝晶的出现，从而加速了锂负极和电解质的消耗，易形成“死锂”，导致库仑效率和循环性能下降。更严重的是，不可控的锂枝晶会刺穿隔膜，导致电池短路甚至自燃。在解决上述问题的方法中，对隔膜材料进行修饰是最简单且有效的途径之一。而多金属氧酸盐(POMs)作为典型的高价阴离子簇，因其独特的结构、高稳定性和可逆的氧化还原性而受到广泛关注。在此基础上，课题组将多金属氧酸盐作为功能材料修饰到电池隔膜表面，有效抑制了锂金属电池中的锂枝晶生长，并且在循环中POM可以被重复利用，为多金属氧酸盐解决锂枝晶问题提供了全新的技术解决方案。
多氧金属酸盐（POMs）是典型的金属氧化物团簇，其内含大量金属氧键，这些金属氧键的伸缩振动可以呈现出明显的拉曼信号。并且POMs具有较高的表面电荷，能吸引溶液中的阳离子（例如Ag+、Au+、Pt2+等）生成新的晶态化合物，很容易获得稳定的晶面而作为拉曼检测基底。这些结构明确的晶态POMs材料能够进一步增强金属氧化物化学键的拉曼信号，这意味着可以利用晶态POMs材料的氧化还原机制实现对氧化或还原性气体的检测。课题组利用设计合成的银-多酸三维化合物，通过还原性气体分子与银离子之间的氧化还原反应，首次实现了对还原性气体的SERS高灵敏检测。近期的研究还首次发现多酸本身处于还原气体氛围中，多酸中心金属离子可以变成还原态，通过d-d电子跃迁而吸收拉曼散射信号，从而形成了拉曼共振能量转移的全新猝灭机制实现POMs对气体分子的灵敏检测。
在多酸为模板剂的纳米巯基银簇复合材料的合成上取得突破，利用有机银簇的自组装反应合成出具有拓扑结构的壳层化合物，在纳米尺度合成出具有规则几何形状的有机银簇复合材料，其在溶液中体现出良好的纳米分散性及酸碱变色功能；该类材料的成功合成，实现了在原子尺度对纳米材料的微结构调控；为探索对外界刺激有响应的有机无机复合功能材料提供了新的模型化合物。此外，开辟出利用药物分子作为有机配体的纳米银簇合成技术路线，可以制备出原子精确的具有靶向抗肿瘤作用的银簇化合物，为新型纳米银抗肿瘤药物的发展奠定了基础。
在高分子功能材料研究领域，带领团队将世界首创的紫外光交联技术成功产业化，并将其应用在低烟无卤阻燃聚烯烃电缆的绝缘材料中，制备出交联密度高、性能稳定、载流量大的电线电缆用复合高分子绝缘材料。这些材料的研发成功标志着我国在电线电缆材料生产领域逐渐拥有了高科技含量的核心技术。目前，研发产品已经累计为企业创收超过3亿元，成功研发的电线电缆材料产品已经在全国31个省市销售，在行业内深受客户好评。
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[1] 吉林师范大学 化学 本科 理学学士
[2] 东北师范大学 化学 硕士、博士 理学硕士、理学博士
[1]
2017.4 -- 至今
济南大学
材料科学与工程学院
教师
[2]
2013.8 -- 2017.4
佳木斯大学
药学院化学系
教师
[3]
2009.12 -- 2013.8
黑龙江省润特科技有限公司
总工程师
[4]
2008.11 -- 2009.11
香港中文大学
化学系
博士后
[5]
1999.7 -- 2002.8
吉林师范大学
化学学院
教师
[1] 中国化学会高级会员，中国细胞学会永久会员
团队介绍：近年来一直从事金属簇基功能材料相关的基础与应用研究。目前已经在 J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Sci., Small, Chem. Eng. J., Mater. Today Nano等国际知名期刊上发表SCI论文60余篇，授权发明专利20余项，主持国家自然科学基金面上项目2项，主持并完成黑龙江省杰出青年科学基金及省自然科学基金项目各1项，两次荣获黑龙江省科技进步二等奖，出版专著1部，编写教材1部, 2019年获得国务院特殊津贴。目前开展的主要研究领域包括：电池材料的设计合成与性能研究、功能性金属簇材料的设计合成与性能（光催化水裂解、小分子催化转化等）、生物质氧化转化催化剂的设计合成与性能、金属簇基拉曼传感材料的设计及性能等热点领域。
在新能源材料领域，团队进行了针对锂/钠离子电池正负极材料、锂硫电池负极及隔膜材料的基础与应用研究工作。通过深入分析和探索，针对低成本、高性能的锂离子与钠离子电池的开发提出了一系列全新的技术策略。针对锂/钠离子电池负极材料的研究，团队聚焦于提高材料的离子传输性能、电子传导性能以及化学稳定性，以实现更高的能量密度和循环寿命。探索了基于二维纳米材料、多孔材料、多酸材料和复合材料等的设计与合成方法，并利用先进的表征技术对其性能进行全面评估。通过调控材料的微观结构和表面特性，不断提高电池的充放电速率和循环稳定性。在锂硫电池负极材料的研究方面，团队致力于解决多硫化锂穿梭效应、锂枝晶、极化效应和容量衰减等问题。通过设计新型的隔膜材料、引入金属簇复合材料和进行界面调控，提高硫的利用率、电化学活性和循环寿命。同时，还研究了硫化物正极材料与负极材料之间的界面相互作用，以优化整个电池体系的耦合效率。为推广可持续发展的能源利用，团队积极推动锂离子电池的回收利用，研究了电池回收的各个环节，包括回收材料的分离和提纯、旧电池的再利用以及有害物质的处理和处置等。通过开发高效、低成本的回收技术和建立健全的回收体系，致力于将锂离子电池的废弃物转化为有价值的资源，减少环境污染和资源浪费。
此外，团队还专注于功能性金属簇材料的设计合成与功能探索，包括光催化水裂解和有机小分子催化转化等方面。通过精确控制金属簇的组成、结构和表面官能团，致力于开发高效、可控的催化剂，以实现能源转化和有机合成等重要反应的催化性能的提升。同时，在生物质氧化转化催化剂的设计合成与性能研究方面进行了深入探索。探索了基于过渡金属氧簇、贵金属簇和非贵金属簇催化剂等的设计与合成方法，并通过调控催化剂的结构、组成和表面特性，改善其催化活性和选择性，终极目标是开发高效、稳定的催化剂，实现生物质资源的高效利用和氧化转化过程的可持续发展。
