曾杰 :中国科学技术大学教授

更新时间:2024-09-21 08:24

曾杰,1980年9月出生于河南省商城县,现任中国科学技术大学教授、博士生导师,中组部“青年”、科技部“中青年科技创新领军人才”入选者,国家重大科学研究计划青年专项首席科学家。研究领域为低碳能源转化过程中的催化问题。

1998年进入中国科学技术大学学习,2002年获应用化学学士,2008年获凝聚态物理博士学位,师从侯建国院士。2008年赴美,在美国圣路易斯华盛顿大学夏幼南教授研究团队工作。2012年,回到中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心任教授。回国以来,入选国家杰出青年科学基金、国家“万人计划”科技创新领军人才,担任国家重点研发计划首席科学家。荣获中国青年科技奖“特别奖”、中国化学会赢创工业集团化学创新奖、侯德榜化工科学技术青年奖、中国新锐科技人物、安徽省自然科学奖一等奖、安徽青年五四奖章等奖项。研究领域为二氧化碳催化转化技术,旨在通过电催化和热催化选择性高效转化二氧化碳制备液体燃料和高附加值化工品。迄今为止,曾杰教授已在Nature Nanotechnol.、Nature 能量、Nature Commun.等高影响力学术期刊发表了176篇论文,总被引用15,000余次,H因子为67。申请中美专利共49项。出版书籍4部,其中以第一译者身份出版的《见微知著——纳米科学》一书荣获“全国优秀科普作品”等奖项。

人物经历

学习经历

1995年-1998年,河南省信阳高中。

1998年-2002年,中国科学技术大学应用化学系,获应用化学学士

2002年-2008年,中国科学技术大学,合肥微尺度物质科学国家实验室(筹),获凝聚态物理博士学位(导师为侯建国院士)。

2018年8月-2018年9月,中央党校。

工作经历

2008年-2011年,华盛顿大学,任生物医学工程系博士后(合作导师:夏幼南教授)。

2011年-2012年,美国圣路易斯华盛顿大学,任研究助理教授。

2012年至今,中国科学技术大学,任合肥微尺度物质科学国家研究中心教授、博士生导师,并双聘于化学物理系。

2022年11月起,曾杰任安徽工业大学党委常委、副校长。

主要成就

研究方向

随着对环境意识的增强和对有限资源认识的加深,为了减少对石油化工能源等不可再生资源的依赖,寻求并开发清洁、廉价、便捷、有效的能源供给和储存方式已经成为能源产业首当其冲的任务。这其中,设计和制备廉价且高效的催化剂不论是在能源领域的科学研究还是在产业化进程中都至关重要。本课题组旨在研究选择性高效转化碳基小分子(如CO、CO和CH)制备液体燃料和高附加值化工品。本课题组从材料和机理两个方面开展研究工作。

在原子尺度精准设计催化剂表界面活性位点,并调控其配位原子结构和电子结构。该方面工作涉及:构筑单原子、金属间化合物等具有特定原子和组分分布的催化剂;通过配位环境和表面应力调控强关联体系催化剂的能级劈裂、轨道杂化、自旋简并、自旋-轨道耦合等电子结构。

在原子分子尺度探索碳基小分子活化转化过程中的关键过程和调控机制。主要关注催化反应过程中的活性相转变、催化反应路径、表面重构、反应物和中间产物的吸附过程、产物的脱附过程、溢流、表面等离激元共振等。该方面工作涉及在原位反应条件下对催化剂表界面和反应中间体进行高时空分辨和高灵敏表征,以及催化反应的理论模拟和动力学研究。

主要贡献

曾杰教授已在Nature Nanotechnol. (2篇),Nature 能量 (1篇),Chem (1篇),Nature Commun. (5篇),Chem. Rev. (1篇),Nano Today (1篇),JACS (10篇),Angew. Chem. Int. Ed. (13篇),Nano Lett. (12篇),Adv. Mater. (6篇) 等高影响力学术期刊发表了110篇论文,被SCI引用6700余次。15篇论文被选为Nature Nanotechnol、Angew Chem等杂志的内/外封面。出版书籍两部,申请美国专利4项,申请中国专利奖29项。部分研究成果被Nature Mater. 杂志、Angew. Chem. Int. Ed. 杂志、C\u0026EN News、Materials Views等国际科学媒体广泛报道,并多次被中国中央电视台、《人民日报》 、《人民日报(海外版)》、《光明 日报》、《科技日报》 等多家国内主流媒体关注。

2021年1月11日,曾杰教授团队与国家同步辐射实验室鲍骏教授团队合作,研制出一种新型氢氧燃料电池阴极催化剂。

科研成果

曾杰教授致力于结合多种原位表征技术揭示催化反应机理,并开发了一系列高活性、高选择性和稳定性的二氧化碳加氢催化剂。例如,曾杰教授将用于二氧化碳加氢制甲醇的铂-硫化单原子催化剂的负载量提高到了7.5%,大大加快了单原子催化剂从实验室走向工业界的进程;曾杰教授还发现了两个近邻铂原子的催化活性远高于两个孤立的铂原子的活性之和这种“1+1\u003e2”的现象,并创造性地提出了“单中心近邻原子协同催化”这一新概念,颠覆了人们对单原子之间互不干扰的传统认识,相关工作发表在国际顶尖学术期刊《Nature Nanotechnol.》上。2018年5月10日,《人民日报》头版以“我科学家发现新型催化机制”为题对此进行了报道。

在开发高效非贵金属催化剂方面,曾杰教授将引入到钴催化剂中形成氮化钴催化剂,应用于二氧化碳加氢制甲醇,同等条件下钴氮催化剂的活性达到了钴催化剂的64倍。同时该研究还揭示了反应过程中催化剂并不是一成不变的,在加氢过程中催化剂的结构会发生动态演化。该工作不仅为今后寻找更为廉价、高效的二氧化碳加氢催化剂提供了新思路,更进一步加深了人们对催化剂真正活性相的认识,相关成果发表在国际顶尖学术期刊《Nature Energy》上,并受到《科技日报》、新华出版社等多家国内新闻媒体的关注和报道。

曾杰教授还发明了多种新型纳米新材料,在能源、化工、医学等领域有一定的应用潜力,相关成果发表在《Nature Commun.》等国际顶尖学术期刊上,受到中国中央电视台、《人民日报》、新华社等多家国内媒体报道。

鉴于其取得的系列学术成果,曾杰教授多次受到《科技日报》的专访,相关内容以“曾杰:80后教授的‘加法法则’”、“纳米材料:小身材涵盖多领域”等为题进行报道。2014年值邓小平同志诞辰110周年之际,受团中央邀请,曾杰教授出席在人民大会堂金色大厅举办的第九届“中国青少年科技创新奖”颁奖大会并致辞。曾杰教授还作为组织委员会委员参与组织第十五届全国青年催化学术会议。

2021年12月,中国科学技术大学教授曾杰与电子科技大学教授夏川、中国科学院大连化学物理研究所研究员肖建平合作,基于固态电解质开发了一种新型电解反应器。他们利用可持续的清洁电能,配合所研发的铜基单原子催化剂,可以将温室气体二氧化碳高效转化为高价值、高纯度的液体燃料甲酸,无需进一步产物分离。该成果于12月14日在国际顶级学术期刊《自然·纳米技术》杂志上印刷发表。

2022年5月消息,中国科学技术大学曾杰教授团队开发出一种铜-碳化铁界面型催化剂,实现了常压条件下用二氧化碳加氢高选择性制备长链烯烃,为开发温室气体的资源化利用技术提供新方案。国际知名学术期刊《自然-通讯》发表了这项成果。

代表论文

1. Synergetic interaction between neighbouring monomers in CO2hydrogenation.

H. Li, L. Wang, Y. Dai, Z. Pu, Z. 老挝语, Y. Chen, M. Wang, X. Zheng, J. Zhu, W. Zhang*, R. Si, C. Ma, J. Zeng*

Nature Nanotechnol.DOI:10.1038/s41565-0180089-z.

2. Molecular-level insight into how hydroxyl groups boost 催化 activity in CO2hydrogenation into 甲醇

Y. Peng, L. Wang, Q. Luo, Y. Cao, Y. Dai, Z. Li, H. Li, X. Zheng, W. Yan, J. Yang*, J. Zeng*

Chem2018, 4, 613-625.

3. Incorporating atoms into cobalt nanosheets as a strategy to boost 催化 activity toward CO2hydrogenation.

L. Wang, W. Zhang, X. Zheng, Y. Chen, W. Wu, J. 裘姓, X. Zhao, X. Zhao, Y. Dai, J. Zeng*

Nature 能量2017, 2, 869-876.

4. Atomic-level insights in optimizing reaction paths for hydroformylation reaction over Rh/CoO single-atom catalyst.

L. Wang, W. Zhang, S. Wang, Z. Gao, Z. Luo, X. Wang, R. Zeng, A. Li, H. Li, M. Wang, X. Zheng, J. Zhu, W. Zhang*, C. Ma*, R. Si, J. Zeng*

Nature Commun.2016, 7, 14036.

5. Engineering electrocatalytic activity in nanosized perovskite cobaltite through surface spin-state transition.

S. Zhou*, X. Miao, X. Zhao, C. Ma, Y. 裘姓, Z. Hu*, J. Zhao, L. Shi, J. Zeng*

Nature Commun.2016, 7, 11510.

6. Facile synthesis of pentacle gold- alloy nanocrystals and their plasmonic and 催化 properties.

R. He, Y. C. Wang, X. Wang, Z. Wang, G. Liu, W. Zhou, L. Wen, Q. Li, X. Wang, X. Chen, J. Zeng*, J. G. Hou

Nature Commun.2014, 5, 4327.

7. Hybrid nanomaterials: not just a pretty flower.

J. Zeng, Y. Xia*

2012, 7, 415.

社会职务

参考资料:

获得荣誉

2024年2月2日,获得第十二届中国化学会巴斯夫青年知识创新奖。

2023年7月17日,获得第五届“科学探索奖”。

2020年8月31日,获得第十六届中国青年科技奖特别奖。

2019年,国家杰出青年科学基金。

2019年,国家“万人计划”科技创新领军人才入选者。

2019年,中国化学会“赢创工业集团化学创新奖”。

2019年,中国科学院优秀导师奖。

2019年,安徽青年五四奖章。

2018年,安徽省自然科学奖一等奖

2018年,第十届“侯德榜化工科学技术青年奖”。

2018年,中原地区新锐科技人物。

2016年,第八届安徽省自然科学优秀学术论文一等奖。

2015年,科技部“中青年科技创新领军人才”入选者。

2015年,全国优秀科普作品奖。

2015年,中国科学院优秀科普作品奖。

2014年,第三届“中国创新创业大赛”安徽赛区总决赛团队组第一名。

2011年,美国化学会(ACS)优秀审稿人。

2009年,全国“百篇优秀博士学位论文”提名奖

2008年,中国科学院“优秀博士学位论文奖”。

2008年,首届中国大学生“自强之星”奖。

2007年,美国电子电气工程师协会/美国医协会,The Best Paper Award。

2007年,中国科学院“院长优秀奖”。

2007年,第四届“中国青少年科技创新奖”。    

社会活动

曾杰教授在工作之余还积极投身于科普教育公益事业,多次受邀在东北地区上海市江苏省河南省、安徽、贵州省以及内蒙古自治区等地多所中学开展公益科普报告,鼓励广大中学生投身祖国的科研事业。其以第一译者身份出版的科普图书《见微知著——纳米科学》,荣获科技部“2015年全国优秀科普作品”奖。

参考资料

ZENG RESEARCH GROUP.中文简介.2021-12-02

曾杰.安徽工业大学.2024-08-19

中国科大团队研制出一种新型燃料电池阴极催化剂.中新闻网.2021-01-11

中国科学技术大学等联合研发二氧化碳高效转化新机制.安徽网.2021-12-17

我国科学家实现常压下二氧化碳加氢制备长链烯烃.今日头条.2022-05-13

曾 杰.合肥微尺度物质科学国家研究中心.2024-04-22

第十二届中国化学会-巴斯夫公司青年知识创新奖授奖决定.中国化学会官网.2024-04-22

科学探索奖今公布2023年获奖名单 5年资助248位青年科学家.今日头条.2023-07-17

中国科学技术协会 组织人才 关于第十六届中国青年科技奖获奖人选的公示.中国科学技术协会.2020-08-31

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