基本介紹
- 中文名：聶偉軒
- 學位/學歷：博士
人物經歷,研究方向,代表論文,
人物經歷
2012年、2015年於南京大學獲得化學專業理學學士學位、無機化學專業碩士學位；
2015 – 2021年在美國密西根大學（University of Michigan, Ann Arbor）攻讀無機化學專業並獲得博士學位；
2021年5月起在美國加州理工學院 (California Institute of Technology, Caltech)，加盟美國能源部組建的“液體陽光研究聯盟” （The Liquid Sunlight Alliance, LiSA）從事博士後研究工作；
2023年加盟西湖大學。
研究方向
隨著我國“碳達峰”、“碳中和”科學發展目標的提出，利用綠色電能將二氧化碳（CO2）通過電化學催化方式轉變成生產/生活所需的能源產物（如合成氣、甲烷、乙烯、乙醇等），成為“碳減排”方式以外能夠實現高效“碳循環”，並促進能源產業升級的有效技術途徑。基於此願景，高效催化劑的設計以及對電化學催化CO2還原反應（CO2 reduction，CO2R）機理的研究尤為關鍵。近年來，大量分子催化劑（金屬離子/有機配體形成的配合物分子）和固體催化劑（金屬及其合金電極，碳及其參雜材料、MOF/COF新型催化材料等）被設計出來，但是絕大部分都基於實驗室理想的測試環境，而對工業生產條件下的實際問題考慮不足。聶偉軒教授課題組研究將聚焦於該領域兩大催化劑類別——分子催化劑和固體催化劑受限於實際生產條件和要求的瓶頸問題：
1. 分子催化劑：
(a) 如何降低能耗而提高催化活性
打破傳統分子催化劑“催化活性”與“有效過電位”的關聯限制（scaling relationships），設計出在較低CO2R過電位下具有高催化活性的新穎分子催化劑體系，實現“節能”與“高產”的同步最佳化。
(b) 產生高價值的CO2還原產物
通過對傳統CO2還原機理的突破和改變，以及對新穎分子催化劑結構的設計，期待發展出能夠將CO2高選擇性地催化還原成＞2電子（除CO與甲酸以外的）高階還原產物的分子催化體系。
2. 固體催化劑：
(a) 如何提高工業生產中CO2氣體的利用率
調控催化劑表面微環境，實現酸性溶液中高效的CO2還原，避免CO2氣體在電解液中形成碳酸根離子，提高CO2利用率。
(b) 有效利用工業廢氣中的CO2
調控催化劑表面微環境，實現低濃度非純態CO2氣體的有效催化還原。
代表論文
（*代表通訊作者）
1. Weixuan Nie, Gavin P. Heim, Nicholas B. Watkins, Theodor Agapie*, and Jonas C. Peters*, Organic Additive-derived Films on Cu Electrodes Promote Electrochemical CO2 Reduction to C2+ Products Under Strongly Acidic Conditions, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202216102
2. Nicholas B. Watkins, Yueshen Wu, Weixuan Nie, Jonas C. Peters*, Theodor Agapie*, In situ Deposited Polyaromatic Layer Generates Robust Copper Catalyst for Selective Electrochemical CO2 Reduction at Variable pH, ACS Energy Letters. 2023, 8, 189-195
3. Weixuan Nie, Drew E. Tarnopol, Charles C. L. McCrory*, Enhancing a Molecular Electrocatalyst’s Activity for CO2 Reduction by Simultaneously Modulating Three Substituent Effects, J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 3764-3778
4. Weixuan Nie* and Charles McCrory*, Strategies for Breaking Molecular Scaling Relationships for the Electrochemical CO2 Reduction Reaction, Dalton Trans., 2022, 51, 6993-7010
Invited Article to Themed Collection: 2022 Frontier and Perspective Articles
Included in Themed Collection: Dalton Transactions HOT Articles
5. Weixuan Nie, Drew E. Tarnopol, Charles C.L. McCrory*, The Effect of Extended Conjugation on Electrocatalytic CO2 reduction by Molecular Catalysts and Macromolecular Structures, Curr. Opin. Electrochem. 2021, 28, 100716
Invited Article to Special Issue: Innovative Methods in Electrochemistry (2021)
6. Weixuan Nie, Yanming Wang, Tao Zheng, Ammar Ibrahim, Ziqiao Xu, Charles C. L. McCrory*, Electrocatalytic CO2 Reduction by Cobalt Bis(pyridylmonoimine) Complexes: Effect of Ligand Flexibility on Catalytic Activity, ACS Catal., 2020, 10, 4942-4959
7. Weixuan Nie, Charles C.L.McCrory*, Electrocatalytic CO2 Reduction by a Cobalt Bis(pyridylmonoimine) Complex: Effect of Acid Concentration on Catalyst Activity and Stability, Chem. Commun., 2018, 54, 1579-1582
8. Yingshuo Liu, Aniruddha Deb, Kwan Yee Leung, Weixuan Nie, William S. Dean, James E. Penner-Hahn*, Charles C. L. McCrory*, Determining the Coordination Environment and Electronic Structure of Polymer-Encapsulated Cobalt Phthalocyanine under Electrocatalytic Conditions using In Situ X-Ray Absorption Spectroscopy, Dalton Trans., 2020, 49, 16329-16339
