吉林大学光学老师

1. 吴金辉的介绍

吴金辉，教授，博士生导师，黑龙江省讷河人。现在吉林大学物理学院光信息科学与技术系和相干光与原子分子光谱教育部重点实验室（筹）工作。1998年7月毕业于吉林大学物理系物理学专业，获理学学士学位。2001年6月起在吉林大学物理学院任教。2003年7月于吉林大学物理学院光学专业获得理学博士学位。2003年7月-2005年6月在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室从事博士后研究工作。2003年12月-2004年2月和2004年6月-2004年8月两次赴意大利比萨高等师范学院开展国际合作科研工作。另有陕西教育学院高级审计师吴金辉。

2. 吉林大学徐吉静Nat. Commun.：单原子催化为锂空电池带来新机遇

▲第一作者：宋丽娜、张伟、王颖；通讯作者：徐吉静教授
通讯单位：吉林大学

论文DOI：10.1038/s41467-020-15712-z

针对锂氧气电池存在的反应动力学缓慢而导致能量转换效率低的问题，研究者通常开发高效、稳定的正极催化剂来降低电池的充电极化电压提高反应动力。该工作将Co单原子固定于掺杂N的碳球壳载体上，用于锂氧气电池的高效催化反应，实验发现Li2O2形成和分解路线与LiO2在单原子催化剂的吸附能有关。研究明确指出，在放电过程中，原子级分散的活性位点能够诱导放电产物的均匀成核和外延生长，最终形成有利的纳米花状放电产物。在充电过程中，CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能，诱导充电反应由两电子路径向单电子路径转变。 得益于高分散的Co-N单原子催化剂的能级结构和电子结构所发生的根本性变化，大幅提升了电池的充电效率和循环寿命。与同等含量的贵金属基催化剂相比，达到600 mV充放电极化电压的降低和218天的长寿命循环。

锂氧气电池具有锂离子电池10倍以上的理论容量密度，被誉为颠覆性和革命性电池技术 。然而该电池还处于研发的初级阶段，受限于ORR和OER电化学反应动力学缓慢，电池的实际容量、倍率性能、能量效率和循环寿命距产业化应用还有很大差距。因而开发高效稳定的催化剂，是提高电池反应动力和循环效率的迫切需要。原子级纳米晶具有最大化的原子利用效率和独特的结构特点，往往表现出不同于传统纳米催化剂的活性、选择性和稳定性，为调控电化学反应过程提供了多种可能。在锂氧电池中，电解液中可溶性LiO2中间体能够调控放电产物Li2O2的形成与分解路线。先前的研究结果表明[1]，不同的生成路线与LiO2在催化剂的不同晶面上的吸附能有关。 因此，探究单原子催化剂的尺寸效应对LiO2吸附能的影响，可能是一种调整低供体数电解质中过氧化锂形成与分解路径的新思路。这一新发现将为高能量效率和长循环寿命的锂氧电池的设计提供更多的选择。

单原子催化剂（SACs）是一类非常重要的电催化剂，其独特的单分散结构集均相催化和多相催化剂的优点于一身，拥有最大的金属利用率、优异的催化活性和稳定性。同时，SACs的活性位点相对简单确定且易于调控，因而这种独特的结构和性能使得单原子催化剂成为了一个非常理想的催化机理研究和性能优化的材料平台。然而当单原子催化剂与锂空气电池相遇，会擦出怎样的火花呢？本文采用原位聚合技术，设计合成了Co单原子嵌入的氮掺杂碳空心球（N-HP-Co）用于锂氧气电池的研究，并对其充放电过程进行详细分析。其结果表明，受益于N-HP-Co最大化暴露的CoN4单原子活性位点及活性位点在碳球壳上的均匀分布，降低了对LiO2的吸附能力，有效的改变了电池的反应路径，使得电池反应动力学得到极大提高，大幅提升了电池性能。

▲图一 单原子催化剂的合成过程。

单原子催化剂由于活性位点均匀性的提高以及配位环境的高度可控性，在许多催化反应中都表现出较高的催化活性。因此将单原子Co催化剂应用于锂氧气电池中，来探究对Li2O2形成与分解反应路径的影响。我们采用原位聚合的方法，以二氧化硅作为模板，盐酸多巴胺作为碳源，并在900 °C的氮气氛围内热解。

▲图二 单原子催化剂的特性表征。a, b) 样品的SEM图像（a：1微米；b：200纳米）；c) 样品的TEM图像（主图：200纳米；插图：10纳米）；d) 样品的EDX元素分析（50纳米）；e, f) 样品的HAADF-STEM图像（e：50纳米；f：2纳米）；g) 样品及对比材料的XRD图像；h) 样品的N 1s XPS光谱；i) 样品及对比材料的氮气吸附曲线。

▲图三 单原子催化剂的原子结构分析。a) 样品的XANES光谱；b) 样品的傅里叶转换的Co-K边光谱；c, d)样品在k和R空间的EXAFS拟合曲线。

N掺杂的碳球壳作为载体是锚定Co单原子的关键步骤。高角度环形暗场球差电镜（HAADF）、能量色散谱（EDX）元素映像图表和X射线吸收光谱（XAS）测试等关键性表征技术证实了单原子Co的成功制备和CoN4高活性位点的存在。

▲图四 单原子催化剂的放电机理研究。a) 样品及对比材料的放电曲线；b) 样品及对比材料的CV曲线；c) 样品及对比材料的倍率性能；d, e, f) 样品及对比材料的放电产物的SEM图像及相应的XRD谱图（500纳米）；h, i) 样品及对比材料的放电机理图。

受益于N-HP-Co SACs最大化暴露的CoN4单原子活性位点在碳球壳上的均匀分布，电极氧化还原反应动力学得到极大提升，加快了放电产物Li2O2的形成速率，大幅提升了电池的放电容量和倍率性能。与同等含量的贵金属催化剂相比，在相同的电流密度和容量下，N-HP-Co SACs具有更多的反应活性位点，因而更有利于生成纳米片状的Li2O2，并通过“外延生长方式”进一步组装形成有利的纳米花状Li2O2。这种特殊的放电机制有利于打破电荷传输限制和放电产物电化学绝缘的本质。

▲图五 单原子催化剂的充电特性。a) 样品及对比材料在不同充电阶段的紫外可见光谱图；b) 样品的充电机理图；c-h) 样品及对比材料上的不同结构对LiO2的吸附能。

为了更全面地了解CoN4单位点催化剂的充电机理，通过密度泛函理论(DFT)计算表明复杂的配位环境可以显著改变中心金属原子CoN4对LiO2*的吸附能力，从而调控反应的活性和选择性。可以看出，CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能，有利于提高LiO2在电解质中的溶解度，诱导充电反应过程由两电子路径向单电子路径转变。因而有利于提高电池的充电效率。

▲图六 锂空气电池的循环稳定性。a) 样品及对比材料的循环性能；b-e) 样品及对比材料在不同循环过程中放电产物的SEM图像（b, d：1微米；c, e：500纳米）；f, g) 样品及对比材料在不同循环过程中的放电产物的XPS光谱。

单原子催化的锂空气电池可以有效的抑制副反应的发生，并展现出优异的循环稳定性，充分验证了催化剂对放电产物的精准调控对稳定电池体系的重要作用。

▲图七 单原子催化剂在循环过程中的稳定性。a) 样品在全圈循环后的XPS光谱；b) 样品在多圈循环后的EDX光谱（200纳米）；c) 样品在多圈循环后的XANES光谱；d) 样品在多圈循环后的傅里叶转换的Co-K边光谱。

N-HP-Co 在50次的循环过程中，Co的单原子结构依然被保留。Co单原子在碳载体上的固有稳定性使它们在电化学反应中具有优异的耐久性，这一显著的优势与低成本的优势相结合，为金属单原子催化剂在锂氧电池反应路线的可调性提供了新的策略。

单原子催化剂的合成受到草莓生长过程的启发，采用二氧化硅为模板，原位聚合生成氮掺杂的Co单原子催化剂。由于单原子催化的本质特征，低配位环境和单原子与碳球壳之间的协同作用能够精准的调控锂氧气电池中放电产物的生成与分解路线。与同等含量的贵金属催化剂相比，单原子催化剂不仅能够调控放电产物的形貌，同时增加了放电容量，避免了过多的副反应的发生，极大地提高了电池的电催化性能。该研究提出的单原子催化正极的概念、设计、制备及催化机制，将为锂空气电池领域新型催化剂的发展提供新的研究思路和科学依据，具有鲜明的引领性和开创性特征。

参考文献
[1] Yao, W. T. et al. Tuning Li2O2 formation routes by facet engineering of MnO2 cathode catalysts. J. Am. Chem. Soc.,2019,141,12832-12838.

徐吉静，1981年7月出生于山东省单县，现任吉林大学，化学学院，无机合成与制备化学国家重点实验室，未来科学国际合作联合实验室，教授，博士生导师。光学晶体标准化技术委员会副秘书长。主要从事多孔新能源材料与器件领域的基础研究和技术开发工作，研究方向包括锂（钠、钾、锌）离子电池关键材料及器件，锂空气（硫、二氧化碳）电池等新型化学电源，外场（光、力、磁、热）辅助能量储存与转化新体系。近5年共发表SCI学术论文50余篇，其中包括第一作者/通讯作者论文：Nat.Commun.3篇、Nat.Energy 1篇、Angew.Chem.Int.Ed. 2篇、Adv.Mater.3篇、Energy Environ.Sci.1篇、ACS Nano 1篇、ACS Cent.Sci.1篇。迄今为止，论文被他引4000余次，单篇最高引用360次，12篇论文入选ESI高引论文，研究成果被Nature、Science等作为亮点报道。获授权发明专利和国防专利10项。曾获科睿唯安“全球高被引学者”（2019年）、吉林省拔尖创新人才（2019年）、吉林省青年 科技 奖（2018年）和吉林大学学术带头人（2018年）等奖项或荣誉。

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5. 我是通信专业的，想了解吉林大学考研到长春光机所比例是多少啊，容易吗，分数线如果可以的话介绍下导师情

吉林大学通信工程学院研究生还可以嘛，比光机那边我感觉好点。
其实吧，差不多，关键是自己努力啊

6. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的机构领导

王大珩，江苏吴县人，1936年毕业于清华大学物理系，1951年1月-1957年4月任仪器馆副馆长、代理馆长，1957年4月-1968年2月任长春光机所所长，1979年3月-1983年7月任长春光机所所长。
蔡仁堂，山东文登人，1943年参加工作，1953年9月-1958年9月任仪器馆党总支书记，1983年7月-1987年12月任长春光机所党委书记。
李明哲，河北行唐人，1939年入伍，1958年10月-1964年任长春光机所党委第一书记。
芶清泉，四川邛崃人，1942年毕业于国立中央大学物理系，1958年负责组建中国科学院吉林分院金属物理研究所，任所长至1966年。
黄友宝，四川阆中县人，1933年8月入伍，1960年9月转业到中科院吉林分院固体物理研究所任副所长。
闫海英，河北平山人，1939年入伍，1964年11月转业，任中科院东北物理研究所党委书记，1968年4月任所革命委员会主任，1971年12月任所党委副书记。
刘允中，河南安阳人，1938年入伍，1965年-1969年12月任长春光机所党委书记。
王林棣，浙江奉化县人，1940年入伍，1973年1月-1978年4月任中科院吉林物理研究所党委书记。
尹大博，河北宁晋人，1940年9月入伍，1978年10月-1983年12月任长春物理所党委书记。
李光，上海市人，1937年毕业于上海大同大学物理系，1978年2月-1984年6月任长春光机所党委书记。
徐叙瑢，山东临沂人，1945年毕业于西南联合大学物理系，1978年11月-1985年6月任长春物理所所长。
唐九华，浙江绍兴人，1951年毕业于上海交通大学机械工程系，1983年7月-1985年6月任长春光机所所长。
郑知龙，重庆市人，1951年入伍，1983年12月-1993年1月任长春物理所党委书记。
王乃弘，江苏无锡人，1952年毕业于大连工学院应用物理系，1985年6月-1986年7月任长春光机所代理所长。
虞家琪，江苏扬州人，1964年9月毕业于中国科技大学技术物理系，1985年6月-1994年12月任长春物理所所长。
王家骐，江苏苏州人，1963年毕业于哈尔滨工业大学锻压工艺及设备系，1986年7月-1998年12月任长春光机所所所长。
蒋景文，辽宁海城人，1961年毕业于吉林工业大学机械系，1987年7月-1994年11月任长春光机所党委书记。
金亿鑫，北京市人，1965年9月毕业于北京大学物理系，1995年5月-1999年7月任长春物理所所长。
王彦祚，黑龙江集贤人，1968年7年毕业于吉林大学物理系，1997年10月-1999年7月任长春物理所党委书记。
曹健林，湖南永兴人，1982年毕业于复旦大学物理系，1998年12月-1999年8月任长春光机所所长、党委书记，1999年12月-2001年12月任长春光机与物理所所长。
宣 明，江苏常州人，1985年毕业于长春光机所，2001年4月至2003年11月任长春光机所党委书记、常务副所长。2003年11月至2008年5月任长春光机所所长、党委书记。2007年12月任长春光机所所长。

7. 吉林大学光学研究生好就业吗

不好就业。现在所有的大学生都不好就业。不过吉大的放低点身份，一个月拿到2000多快钱还是可以滴。

8. 我今年考上了吉林大学的光学研究生，到底是应该工作还得读研读研的话就业前景怎么样

当然是读研了。现在有很多机构都招研究生。以后也是趋势！

9. 吉林大学光学怎么样

还不错。但是我建议你考虑一下长春理工大学，那虽然不是一个重点的大学，但是它是做光学出身的，而且还与中科院长春光机所有着很强的协助关系。长春理工大学原来就是长春光机学院，中国所有的光学机构都有它的毕业生，包括西安，上海，长春光机所的所长，还有富豪施正荣。 长春理工大学其他的专业不怎么样，但是光学专业绝对牛B。