大咖云集丨“Cell Press物质科学周”在线论坛开放报名

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物质科学

Physical science

新冠疫情席卷全球，但科研工作者们却并未停下探索未知的脚步。

为支持物质科学领域的研究进展和学术交流，Cell Press细胞出版社旗下多本期刊Chem、Joule、 Matter、One Earth、Cell Reports Physical Science及iScience等将联合发起首届“Cell Press物质科学周”活动。

本次“物质科学周”在线学术论坛将于2020年4月25-26日举行。论坛将分为“催化材料”和“能源环境”两个专场，10余位来自催化、材料、能源及环境等领域的学术界大咖鼎力加盟，还设有Cell Press编辑工作坊及材优秀海报分享等环节。

4月20日（下周一）起，连续一周的时间我们还会为大家带来相关研究论文精选合辑，“神秘大咖”独家专访以及首届“Cell Press物质科学周”最佳海报奖网络投票等活动，请密切关注CellPress细胞科学微信公众号！

直播时间&观看方式

2020年4月25、26日

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嘉宾介绍

4月25日 材料专场

上午 10:00—12:00

俞书宏 院士

中国科学技术大学

演讲主题：

无机纳米线及异质结构的可控制备与能量转换性能

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

中国科学技术大学化学系教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者(2003-)、教育部“长江学者奖励计划”长江特聘教授(2006-)。现任合肥微尺度物质科学国家研究中心纳米材料与化学研究部主任，中国科学院强磁场科学中心副主任，2019年当选为中国科学院院士。长期从事无机及复合材料的仿生合成、组装及功能化应用研究，在Science, Nat. Mater.,Nat. Nanotechnol.等国际期刊发表论文400余篇，被引用51,280次，H因子126，2014- 2019年连续入选全球高被引科学家名录。以第一完成人两次获得国家自然科学二等奖。担任Langmuir、Sci. China Mater.、EnergyChem副主编, 担任Accounts of Chemical Research, Nano Letters, Matter, Trends in Chemistry,Chemistry of Materials, Materials Horizons, Nano Research等国际期刊顾问编委、执行编委或编委。

演讲主题及摘要：

无机纳米线及异质结构的可控制备与能量转换性能

实现高质量纳米结构单元及其组装体的可控合成与宏量制备一直是其在能源转换应用技术中的瓶颈之一。将报告我们课题组近年来在围绕无机纳米线的宏量制备方面取得的进展，阐明纳米线的稳定性与其优异的化学活性之间的关系。在此基础上，实现了一系列具有重要功能的无机纳米线及异质纳米线的宏量制备。这些无机纳米线、异质结构及其组装体可应用于光电转换、透明和柔性导电电极、智能变色、弹性导体、电催化等领域。

施剑林 院士

中科院上海硅酸盐研究所

演讲主题：

基于无机纳米颗粒的纳米催化医学

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师。现主要从事无机纳米材料，介孔材料与介孔主客体复合材料的合成、非均相催化性能与环境应用；介孔纳米颗粒的可控合成及其生物相容性、多功能化、药物输运和纳米诊疗剂等方面的研究（1998至今）。最近提出了“纳米催化医学”的全新研究前沿方向。发表杂志SCI论文460余篇，SCI他人引用36,000余次，H-index 109。

演讲主题及摘要：

基于无机纳米颗粒的纳米催化医学

纳米医学利用纳米技术进行疾病的诊断和治疗。以肿瘤治疗的化疗为例，常规的化疗使用高毒性化疗药物，存在很强的毒副作用。是否有可能采用对正常组织无毒的纳米材料，进入肿瘤组织后原位发生化学反应，变得有毒或引起毒害作用，从而达到肿瘤精准治疗目的? 我们将这一新的治疗策略命名为纳米催化肿瘤治疗（nanocatalytic tumor therapy），更推而广之，纳米催化医学（nanocatalytic medicine）。

第一个策略是瘤内产生高毒性的活性氧达到肿瘤治疗目的。如针对光动力学或声动力学疗法，通过介孔载体材料设计，采用X光或超声作为光激发源，实现高能光场或超声激发的催化反应产生活性氧，达到无毒副作用的肿瘤治疗。进一步在无外场刺激条件下，通过响应肿瘤特异性的微环境，实现纳米颗粒在瘤内的催化反应产生活性氧组分。比如利用树枝状大孔的介孔氧化硅纳米颗粒输运葡萄糖氧化酶和四氧化三铁纳米颗粒进入瘤内，葡萄糖氧化酶催化瘤内葡萄糖产生过氧化氢，进一步响应瘤内酸性，氧化铁催化过氧化氢发生歧化反应，瘤内原位产生羟基自由基，实现肿瘤治疗。

第二个策略是基于瘤内氧含量的调控的方案。比如瘤内耗氧的肿瘤窒息/饥饿疗法。制备无毒单分散MgSi2纳米颗粒，肿瘤微酸性环境催化纳米颗粒与质子的化学反应产生硅烷，硅烷可原位大量快速消耗瘤内氧组分，使肿瘤窒息。同时这一反应产生的氧化硅颗粒堵塞血管，进一步阻挡养分和氧组分通过血管的瘤内供给，抑制肿瘤生长。

同时，纳米催化医学在抗感染和组织防护等方面，同样可以发挥积极作用。

李彦 教授

北京大学

演讲主题：

碳纳米管可控催化生长的策略及机制

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

北京大学化学学院教授，主要从事碳纳米材料的研究。曾获国家杰出青年基金、教育部长江学者特聘教授、中国化学会赢创化学创新奖杰出科学家、全国优秀科技工作者、北京市高等学校教学名师、北京大学十佳教师、十佳导师等荣誉。现为英国皇家化学会会士，兼任ACSNano副主编及Chemical Society Reviews, Materials Horizons, Nano Research等期刊的顾问编委或编委，也是多个国际学术组织的委员。

演讲主题及摘要：

碳纳米管可控催化生长的策略及机制

单壁碳纳米管具有优异的性质，展现出广阔的应用前景。单壁碳纳米管的电子和能带结构取决于其碳原子六元环沿管壁的排布方式，亦即手性指数(n,m)。许多高端应用需要单一(n,m)类型/手性的碳纳米管材料，但碳纳米管的手性可控生长依然是一个巨大的挑战。受酶催化反应的启发，我们提出了利用具有独特原子排布方式的晶态催化剂作为结构模板来合成单一手性单壁碳纳米管的策略，发展了一类钨基金属间化合物催化剂，它们具有较低的晶体结构对称性和较高的熔点，利用其结构模板效应，再辅以生长过程动力学条件的调控，即可选择性生长单一手性结构的单壁碳纳米管。我们还利用原位环境球差电镜等手段在原子尺度上对碳纳米管的催化生长过程进行了研究，揭示了钨基金属间化合物的结构稳定性和模板作用。

4月25日 催化专场

下午14:30-16:25

唐智勇 研究员

国家纳米科学中心

演讲主题：

纳米超粒子在催化中的应用

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

唐智勇研究员，博士生导师，国家纳米科学中心副主任，基金委创新群体负责人，科技部纳米重大研究计划首席科学家。武汉大学获学士、硕士学位，中国科学院长春应用化学研究所获博士学位，瑞士苏黎世联邦高等工业学院、密歇根大学从事博士后工作，后任职于国家纳米科学中心。主要研究无机纳米材料的制备、组装及其在能源和催化领域的应用。获国家杰出青年科学基金资助、并先后入选新世纪百千万人才工程国家级人选，中国科学院“杰出青年”、第二批国家“万人计划”科技创新领军人才等，2018年获国家自然科学奖二等奖（第一完成人）。

演讲主题及摘要：

纳米超粒子在催化中的应用

纳米超粒子是指两个以上的纳米粒子，通过非共价相互作用自限制组装而形成的超结构。纳米超粒子具有形貌、尺寸和结构可控的特征，并表现出独特的光电磁和催化性质。报告人将结合过去几年课题组的研究工作，讨论如何选择功能基元的种类、调控纳米基元在超粒子中的空间分布、以及纳米基元间的电子偶合实现高效的光、热和电催化。

吴长征 教授

中国科学技术大学

演讲主题：

无机表界面合成化学

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

中国科学技术大学化学系教授。1998年到2007年在中国科学技术大学化学系获得学士、博士学位。主要研究表界面合成化学。已入选国家杰出青年科学基金(2019)、英国皇家化学会会士(RSC Fellow)、中组部青年拔尖人才(2015)、教育部青年长江学者(2015)等人才支持计划。曾获得中国科学院优秀导师奖(2017, 2018)，2014年度中国化学会青年化学奖，2012年度国家自然科学二等奖(第二完成人)等多项奖励。相关研究成果以通讯/第一作者发表论文150余篇，所发表的论文SCI他引>12000次，H-Index为61。入选2018-2019高被引学者。编著关于二维纳米材料书籍一部。现担任Applied Nanoscience (Nature Springer, 二区)副主编、《中国科学化学》编辑。

演讲主题及摘要：

无机表界面合成化学

合成化学是在原子分子水平上通过调整电子分布实现原子重新排列来制造新物质的学科。无机合成化学，长期致力于几何结构参数，如尺寸、形状、维度的精确调控，以获得性能最优并总结物性规律。近年来，由于对低维纳米固体表界面的深入认识，特别是其表面态与“体”态呈现出同等物性决定性地位，赋予了表界面合成化学在无机合成领域前所未有的重大机遇。本报告将总结我们在无机表界面合成化学的探索，致力于通过调控本征物性发展新物质、新材料，丰富人们对新功能的需求。发展了系列调制电子自旋态、增强电子离域的表界面合成方法，构筑了系列自旋新结构及新奇电输运通道；发展了系列二维纳米材料的液相合成新策略，实现了超大尺寸、层数、缺陷可调的二维纳米材料的制备以及规模合成；开发了多项纳米材料的产业化合成新工艺。

马丁 教授

北京大学

演讲主题：

COx的多相催化转化

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

北京大学教授。主要开展氢能制备与输运，以及高值碳基化学品/油品合成等方面研究工作。获得2013年度北京大学青年教师教学比赛一等奖，2014年度王选青年学者奖，2017年中国催化青年奖，2017年度中国科学十大进展，2019年北京大学十佳导师。目前担任Chinese Journal of Chemistry、ACS Catalysis、Journal of Energy Chemistry、 Joule、Catalysis Science & Technology、Applications in Energy and Combustion Science等刊副主编或编委。

演讲主题及摘要：

COx的多相催化转化

过去的70年，人类社会的物质和能量循环基本依赖于化石资源的利用，特别是石油资源。我国能源结构具有多煤少油的特点，近年来发展了一条利用非石油基化石资源的物质和能量循环通道。结合本组研究，本报告将讨论目前我国非石油基碳资源利用方式，特别是一氧化碳和二氧化碳资源的多相催化转化新过程，包括高值化学品的制备、C1资源利用新过程以及光热催化结合过程等。

4月26日 能源环境专场

上午09:00-11:00 

许康 研究员

美国陆军研究实验室

演讲主题：

锂电池的发展历程

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

现任美国陆军研究实验室ARL研究员和团队负责人，马里兰大学帕克分校兼职教授。在电解液材料和interphasial chemistry方面有30多年的研究经验。获得2017年IBA技术奖和2018年ECS电池研究奖。在他的280多篇出版物和5个专著章节中，他于2004年和2014年分别发表在Chemical Reviews上的两篇综述文章在该领域最为知名

演讲主题及摘要：

锂电池的发展历程

锂离子电池（LIBs）作为人类历史上最杰出的技术之一，自20世纪90年代初开始商业化以来，已经显著改变了我们的生活，其衍生产品的材料和化学性质的不断改进可能决定着我们的能源未来。

与许多科学发现不同，LIB并不是在一个“Eureka”时刻诞生的。电池是一个由多个部件组成的系统。为了使这样一个系统正常工作，所有部件必须电化学同步。LIB开发的漫长历史见证了这种痛苦的同步，它与intercalation science以及许多其他组件的发展同步进行。

本次演讲旨在讲述偶然发现、有意突破、甚至欺骗错误观念相互作用的历史，从而为这种复杂的电化学装置产生独特的化学物质和材料。

邬剑波 研究员

上海交通大学

演讲主题：

氧还原反应催化活性评价标准的重新考量

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

上海交通大学特别研究员、博士生导师。长期从事催化能源材料和原位电镜表征等方面研究。尤其专注于表面化学催化反应相关材料表面结构和成分的控制。近年来，利用原位环境电镜来研究催化剂的生长和在电催化反应中腐蚀行为的动力学演变过程。承担/参与国家科技部重点研发项目、国际(地区)合作与交流项目、面上项目等多项国家项目。在世界顶级杂志，包括Nat. Energy, Nat. Commun., Sci. Adv., Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., J. Am. Chem. Soc., Nano Lett., ACS Nano, ACS Energy Lett.等发表110余篇论文，引用达6000多次，H因子为35。影响因子> 10 的论文有 30余篇，撰写综述5篇，英文专著1本，获美国专利2项，中国专利4项。

演讲主题及摘要：

氧还原反应催化活性评价标准的重新考量

燃料电池作为一种极具发展前景的清洁排放可再生能源，在世界范围内引起了广泛的研究兴趣。电催化剂上氧还原反应（ORR）的缓慢动力学是燃料电池更广泛应用的主要障碍。开发高活性的催化剂对ORR新型催化材料的设计和优化具有重要意义。据报道，已有数百篇论文在催化剂开发的基础上提高了ORR的活性。然而，当应用于实际的MEA时，许多高性能的RDE催化剂都不能显示出这样的超活性。这使得我们重新审视了基于RDE技术的ORR评估。

随着性能越来越高的活性电催化剂的发展，利用旋转圆盘电极（RDE）上Koutecky-Levich（K-L）法技术合理确定ORR活性的合理动力学电流可能成为一个挑战。通常，从极化曲线中选择0.9v/RHE的值进行处理。然而，许多新开发的电催化剂已接近扩散限制区，过电位大大降低。因此，评价0.9v的动力学活性会导致巨大的放大误差。在这种情况下，由K-L方程得到的值不再能反映催化剂的实际活性，与其它催化剂相比，是可靠的。遗憾的是，目前的研究大多是基于0.9V的K-L曲线，没有考虑实际情况，缺乏合理的系统基准，限制了电催化活性的严格比较。随着先进的ORR催化剂的发展，迫切需要明确的活性基准是证明燃料电池材料本征高活性（不仅是不考虑条件的比势数学方程的值）的前提。

因此，我们要描述这样一个具有挑战性的情况，并系统地说明和讨论基于K-L技术将ORR活性与不合适的电位或Pt负载选择进行比较时可能出现的错误和不准确之处。此外，我们还希望为电催化剂的测量和评估提供合理的基准指南。

朴玲钰 研究员

国家纳米科学中心

演讲主题：

光催化过程评价体系的一致性和准确性

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

国家纳米科学中心研究员，博士生导师。2002年获天津大学工学博士学位。2002年至2005年，分别于北京大学和巴黎第六大学进行博士后研究，2005年7月加入国家纳米科学中心。中国感光学会光催化专委会委员、全国标准物质计量技术委员会委员、全国纳米技术标准化技术委员会WG5（纳米检测技术工作组）成员、北京市室内及车内环境净化协会专家、中国颗粒学会理事。主持基金委、教育部、中科院及科技部项目及课题16项，在Joule、Nano Energy等国际知名期刊发表论文60余篇；授权专利27项；获国家级标准物质/样品19项（含我国第一个比表面积国家一级标准物质及我国首批功能特性纳米材料标中物质）；制定国家标准8项；牵头制订我国首部纳米材料标准物质研制规范。

演讲主题及摘要：

光催化过程评价体系的一致性和准确性

利用太阳能驱动的光催化制氢技术，被认为是解决全球能源和环境问题的一个有效策略。在过去的几十年里，各种光催化剂得到了发展，推动光催化产氢过程取得了很大进展。但是，现有的研究工作缺乏足够准确的实验参数，难以实现对其产氢性能的准确评价。对于同类研究进行分析时，或进行过程优化时，具有一致性和准确性的比较方法或标准至关重要。

在这个报告中，我们首先概述了光催化产氢领域广泛使用的评价方法和相关的实验参数。结合文献和我们的实验结果，详细分析了各参数存在的不足，如光源信息不准确、不同系统使用的催化剂质量不同、缺乏水纯度信息等。针对上述问题，我们提出了初步建议，以保障本领域研究人员可以开展准确和一致的比较分析。我们希望这个报告能够为开发一个更合理、更广泛接受和更公平的光催化产氢评价体系提供有价值的信息。

4月26日 能源环境专场

下午14:30-16:15

王焕庭 院士

澳大利亚莫纳什大学

演讲主题：

探索高效能、环境友好的水处理与锂提取分离膜新技术

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

现任澳大利亚蒙纳士（Monash）大学化学工程系教授，蒙纳士膜创新中心主任以及工程学院副院长。曾获得澳大利亚研究理事会Queen ElizabethII Fellowship (2004)、Future Fellowship(2010)，澳大利亚皇家化学会R.K. Murphy Medal(2019)以及大洋洲膜协会TonyFane奖 (2020)。当选英国皇家化学学会会士(2011)，美国化学工程师学会会士(2017)以及澳大利亚技术与工程院院士(2019)。领导的课题组主要从事高性能膜材料、纳米结构材料的设计与制备及其在环境和能源领域的应用研究，发表期刊发表论文300余篇，多次受邀作国际会议特邀学术报告。王焕庭院士现担任美国化学会旗下化工权威期刊Industrial & Engineering Chemistry Research副主编。

演讲主题及摘要：

探索高效能、环境友好的水处理与锂提取分离膜新技术

膜技术已经被广泛地用于环境，化工及能源等众多领域，其中包括气体分离，水处理，海水淡化，化工分离与反应，矿物加工与提取，储能电池，燃料电池以及电解水制氢等。在过去几十年中，随着材料科学与纳米技术迅猛发展，膜科学与技术的研究得到了很多地推动，出现了众多具有非常有潜力的新型膜材料。这些新型膜材料的产业化与商业应用必将为经济与社会的可持续发展做出重要贡献。这里以水处理和锂提取作为两个例子，与大家分享新型膜材料中的亚纳米通道的结构与快速传质以及高选择性相关性等科学问题。通过理解这些问题，为将来设计低成本，可放大的膜制备工艺奠定理论基础。

鲁玺 副教授

清华大学

演讲主题：

负碳技术的大气环境效益

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院工程科学博士，清华大学环境学院副教授、博导、青年千人学者，美国地球物理协会（AGU）会员，留美青年学者环境论坛（CESF创办人) Science, EST, Scientific Reports, Energy Policy, JGR, RSER等十多个SCI期刊审稿人，入选第六批中组部“青年千人计划”，Energy Policy优秀论文奖，国家优秀自费留学生奖学金。

演讲主题及摘要：

负碳技术的大气环境效益

李泓 研究员

中科院物理研究所

演讲主题： 

从基础研究到产业化2：电池研究中的规范测试方法

个人简介，演讲主题及摘要（上下划动查看）

中国科学院物理研究所研究员，主要研究方向为高能量密度锂离子电池、固态锂电池、电池失效分析、固态离子学。在纳米硅碳负极材料、基于原位固态化的高能量密度锂电池方面取得了一些研究成果，致力于推动基础研究成果获得实际应用。目前承担了新能源汽车试点专项长续航动力电池项目、北京市科委以及国家自然科学基金委固态电池重点项目。参与策划和设计北京怀柔科学城清洁能源材料测试诊断分析平台，参与创办溧阳天目先导电池材料科技有限公司、北京卫蓝新能源科技有限公司、中科海钠科技有限公司、天目湖先进储能技术研究院，长三角物理研究中心。

演讲主题及摘要：

从基础研究到产业化2：电池研究中的规范测试方法

锂电池的基础研究吸引了全球范围的关注，最近有多篇文章指出如何准确评价实验室的研究成果，这是打通从基础研究到产业应用的鸿沟的关键。本报告包括以下内容：1）锂电池热点研究方向，2）常见各类测试方法；3）测试规范，包括扣式电池测试结果的理解，与工业电池产品测试结果的偏差；4）如何根据实验室测试结果推测工业标准电芯的性能，5）实验室扣式电池测试标准化。

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