访问量:49681
 
韦世强
单位:国家同步辐射实验室
地址:合肥市第6022信箱
邮编:230029
电话:+86-0551-63601997
个人主页: http://xafs.nsrl.ustc.edu.cn
实验室介绍:
 
个人简历 Personal resume
      韦世强,男,教授,博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者,973计划项目和重点研发项目首席科学家,创新研究群体科学基金项目学术带头人,现任中国科学技术大学国家同步辐射实验室首席科学家。主要从事同步辐射实验新方法及其应用的研究工作。

1979--1983年:广西师范大学化学系本科生;
1986--1992年:中国科学技术大学化学物理系硕士、博士研究生;开始同步辐射 XAFS的学习和研究工作;
1992--1994年:中国科学技术大学基础物理中心博士后,94年晋升为副教授;
1996--1999年:日本的高能物理研究所(KEK, PF),博士后和客座研究员,参加了日本KEK光子工厂的BL-13B表面XAFS站的建设及应用研究;
1999年:      负责主持合肥国家同步辐射实验室XAFS实验站的建设和管理工作,晋升为教授;
2008年起      任中国科学技术大学国家同步辐射实验室首席科学家。
 
获奖情况:
2003年获安徽省“江淮十大杰出青年”称号
2004年获中国科学技术大学“王宽诚育才奖”二等奖
2007年9月获国家自然科学杰出青年基金
2010年11月获中国科学技术大学第五届“杨亚校友基金-教育奖”
2012年10月获中国科学院朱李月华优秀教师奖
2012年11月获中国科学院优秀研究生指导教师奖
2020年01月科研成果获中国高等学校十大科技进展
2021年10月以第一完成人获安徽省自然科学一等奖


担任期刊审稿人或学术组织兼职情况:
《Nuclear Science and Techniques》,  Associate Editor
《Science China Materials》杂志编委
全国X射线吸收谱学(XAFS)专业委员会主任
国际X射线吸收谱学咨询委员会委员
我国同步辐射专业委员会常务理事
合肥国家同步辐射实验室学术委员会委员
北京同步辐射实验室用户委员会主任
上海光源XAFS光束线站用户专家工作组成员兼工作组召集人
中国科学技术大学学位委员会委员
核科学与技术分学位委员会副主任

主要成就和贡献:
    韦世强教授带领的科研小组已有六十多名成员,现组内人员有教师10人、博士后8人、博士研究生20人、硕士研究生30人。韦世强教授长期从事同步辐射技术建设及其相关科学研究工作。在我国同步辐射大科学装置上,建立了时间分辨、表界面灵敏、原位实时等的X射线吸收谱学(XAFS)实验技术,解决了时间分辨原位XAFS实验方法的高信噪比数据信息采集的关键技术问题,在国际上率先采用原位XAFS技术揭示能量转换过程中能源材料表界面的原子动态演变规律、溶液中金属团簇和纳米晶粒的初期生长机理等,引领并推动国内同步辐射XAFS研究领域走向国际先进行列。2010年发表通讯作者论文入选中国科学院重大科技基础设施的重大研究成果,2019年发表通讯作者论文被评选为 “中国高等学校十大科技进展”,2021年主持的研究成果获安徽省自然科学一等奖,2019至2021年连续三年入选为科睿唯安全球“高被引科学家” 。迄今已发表通讯作者论文200余篇,包括: Nature 1篇、Nature Catalysis 1篇、Nature Nanotechnology 1篇、Nature Comm. 8篇、J. Am. Chem. Soc. 10篇、Angew. Chem. 10篇,他引15000余次。

(1)立德树人,推动我国同步辐射X射线吸收谱研究领域的快速发展
在1999年,他以中国科学院“百人计划”杰出人才引进到中国科学技术大学国家同步辐射实验室工作,针对国内起步晚,创建了面向全国用户的X射线吸收谱学(XAFS)实验分析中心,推动国内同步辐射XAFS研究领域快速发展到国际水平,为国内同步辐射领域培养了大批研究骨干,从Web of Sciences检索近二十年“XAFS”领域发表的研究论文名列全球第二位。因其在同步辐射XAFS实验方法学和相关研究方面的突出贡献,2013年研究团队获国家自然科学基金委同步辐射领域的第一个创新研究群体,2018年当选全国X射线吸收谱学专业委员会主任。现任国际X射线吸收谱学咨询委员会委员(唯一的中国代表)、是国际XAFS领域领跑者之一,享有较高的国际声誉,是一位我国同步辐射研究领域具有重大贡献的学者。
(2)面向世界科技前沿,建立原位同步辐射XAFS实验新技术
为解决低通量的合肥同步辐射光源获取高品质XAFS信号的关键技术问题,提出了测量光辐照探测器产生的积分电荷量的新途径来成功获取高信噪比实验数据,为国内众多高端XAFS用户的科学研究起到技术支撑,利用建立的原位XAFS实验方法研究了VO2的温致金属-绝缘体相变过程中的原子三维空间结构变化机制(Phys. Rev. Lett. 105, 226405 (2010)),此研究成果入选为中国科学院重大科技基础设施的重大研究成果。 
为实现溶液中从静态到动态的时间分辨XAFS测量,解决了时间分辨XAFS技术观察在化学反应合成初期阶段生长小于1nm纳米颗粒的高信噪比关键技术问题,从原子级精度水平上发现水溶液中AuCl4-离子还原经由分子单体到 “Cl3-Au-AuCl3-” 线型二聚物中间体的反应路径(J. Am. Chem. Soc. 132, 7696 (2010)),此成果被权威综述杂志Chem. Soc. Rev. 40, 1512 (2011)评价:“提出一种新的探测液相纳米颗粒生长动力学的实验方法,首次从同步辐射实验上清晰地观察到了在制备过程中纳米颗粒经由单体聚集成核的初期生长机制”。
为实现工况反应条件时材料表界面结构的原子级精度测量,解决了在激烈化学反应条件下实时探测真实催化剂表界面活性物种结构变化的Operando XAFS实验的关键技术问题。利用该技术精确鉴别钴基单原子催化剂在电催化析氢反应过程中活性位点真实结构的动态演化机理(Nature Catalysis,2, 134 (2019)),发现铱基单原子催化剂在酸性电催化析氧反应过程中构筑出O-hetero-Ir-N4真实催化活性中心(Nature Comm. 12, 6118 (2021)。主持的能源材料表界面结构动态演变过程的研究成果获2021年安徽省自然科学一等奖。
(3) 面向国家重大需求,创建了二维材料表界面原子结构研究的XAFS实验方法来解决能源材料领域的科学难题 
能源危机和环境污染已经成为国家经济发展以及绿色可持续发展面临的两大基本问题,发展新型清洁能源是未来的重要发展方向和国家的重大需求,从原子和电子水平来指导合成高转化效率的能源催化材料是关键。其中,二维超薄材料与其体相材料相比,其量子尺度效应表现出超常的光电化学性能,但精确获取二维超薄材料表面原子结构信息并揭示其构效关系遇到挑战。基于XAFS实验技术的原子结构灵敏特点,发展了XAFS技术分离出表面与体相内部原子的结构信息,XAFS总=XAFS表面+XAFS内部。
探索能源材料表界面的光电和太阳能与化学能量转换过程是提高能量转换效率的关键科学问题,近期的研究发现二维材料表界面的原子修饰和结构变化能够引起光电催化性能发生几十倍的变化,为认识结构与性能的关系需要结构测量实验技术达到0.01 A的原子位置分辨精度。利用表面结构灵敏XAFS研究Fe2TiO5-TiO2阵列纳米管中Fe2TiO5催化活性超薄层的结构特征,分离出Fe2TiO5催化活性超薄层中Fe和Ti原子周围的结构信息,揭示 “矢量迁移通道”能够把材料内部的光生载流子定向地迁移到表面达到高效分离(Nature Comm. 5, 5122 (2014)),此论文被国际著名光催化专家东京大学Domen教授在Angew. Chem. 57, 8396 (2018)中高度评价“Fe2TiO5-TiO2是有效水分解的重要电极结构设计”。XAFS结果揭示表面开放的二维CoOOH半导体纳米片表面Co原子仍保持CoOOH的基本结构但存在相当于一个原子配位的悬空键,有利于光生电子空穴对的高效输运并实现高效的电解水催化活性(Angew. Chem. 54, 8722 (2015)),此论文被英国“WIPIMD”网站评选为2015年所在领域最具影响力的二十篇最佳论文之首。XAFS结果明确在二维P-C3N4载体上的活性单位点Co1-P4的电子能带结构中形成特殊的中间态,其成功地将光生载流子寿命显著提高约20倍 (Angew. Chem. 56, 9312 (2017)),此成果被编辑选为亮点报道,并入选为当期热点文章和内封面页。
探索液-固和气-固界面的能量转换过程来精准控制催化反应,从而提高能量转换效率。与中国科技大学谢毅教授合作,利用表面结构灵敏XAFS技术发现二维超薄纳米片SnS2表面原子的真实结构偏离理想结构模型,表面原子键长发生了1%扭曲收缩变化,能显著改变表面原子的电子结构,达到增强光生载流子的输运能力和提升70多倍的太阳能光解水性能(此成果被选为杂志封面页,发表在Angew. Chem. 51,8727 (2012)),此成果被诺贝尔奖获得者英国曼彻斯特大学Novoselov教授等在Nature Nanotechnology. 11, 218 (2016)综述文章评述:“XAFS技术等揭示结构畸变导致其价带边缘的态密度的增加有助于提高光生载流子的光吸收和迁移率,从而增强电荷转移”。与中国科技大学路军岭教授合作,采用Operando XAFS实验技术原位实时地观察了在氢燃料电池连续运行的工况条件下,Pt-Fe/SiO2新型催化材料中Pt-Fe1(OH)3活性中心原子的价态、键长和配位数等结构信息的变化规律,发现在SiO2担载的Pt金属纳米颗粒表面上在室温就实现氢气还原精准构筑出单原子Fe1(OH)x的界面Pt-Fe1(OH)2物种的新现象,Fe1原子与Pt纳米颗粒表面Pt原子形成Fe1-Pt的金属键(Nature, 565, 631(2019)),掌握面向氢燃料电池汽车应用的高效去除氢气中微量CO关键技术,此成果入选2019年度“中国高等学校十大科技进展”。
 
主要研究方向:
一. XAFS方法的基本理论及数据分析
1. XAFS基本原理,单散射和多重散射理论
2. XAFS数据分析方法和发展

二. 同步辐射XAFS技术的建设
1. XAFS光束线和实验站的建设
2. 快速连续扫描的XAFS实验新方法
3. XAFS的时间分辨和空间分辨实验技术
4. 高温和低温原位XAFS实验技术


三. 同步辐射XAFS方法在凝聚态物质结构研究中的应用
1. 能源材料表界面反应动力学过程研究 
2. 低维太阳能转化材料制备、结构与催化性能研究
3. 纳米团簇生长和结构调控的动力学研究
4. 磁性半导体和低维功能纳米材料的研究


在研项目:
1. 科技部国家重点研发计划(2017-2022)
   先进能源材料表界面能量转换过程的多维度原位同步辐射研究
2. 国家自然科学基金重点项目(2022-2026)
   快速连续测量同步辐射技术研究非平衡态下的反应动力学

 
已完成项目:
1. 创新研究群体科学基金项目(2017-2019)
   基于同步辐射装置的新方法与能源材料研究
2. 国家自然科学基金重点项目(2016-2020)
   同步辐射实时在线研究光电催化剂界面水分解反应的过程
3. 国家自然科学基金重点项目(2012-2016)
   时空分辨同步辐射新方法及其功能材料的动力学研究
4. 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012-2016)
   纳米分辨完整细胞三维成像的新理论和新方法
5. 国家自然科学基金应急管理项目(2017.01-2017.12)
   同步辐射谱学和成像实验技术及应用讲习班
6. 国家自然科学基金应急管理项目(2015.01-2015.12)
   硬、软X射线吸收谱学及应用讲习班
7. 国家杰出青年基金(2008-2011)
   核技术及应用
8. 中科院知识创新工程 重要方向性项目cluster子项目(2009-2011)
   利用同步辐射技术研究表面光化学动力学
9. 国家自然科学基金重点项目(2007-2010)
   同步辐射时间分辨技术及其应用研究
10. 国家自然科学基金中俄国际合作项目(2006-2007)
    稀磁半导体自旋电子材料的空间结构和电子结构的同步辐射XAFS研究
11. 国家自然科学基金面上项目(2004-2006)
    掠入射荧光XAFS研究半导体量子体系的结构和性能
12. 教育部博士学科点基金(2004-2006)
    同步辐射荧光XAFS研究半导体量子体系的微结构
13. 中国科学院北京高能物理研究所重点项目(2004-2006)
    半导体低维量子材料的制备和同步辐射研究
14. 国家自然科学基金面上项目(2002-2004)
    同步辐射技术研究表面熔化机理
15. 国家自然科学基金,基金委中俄合作项目(2003-2004)
    同步辐射XAFS表征Ge/Si (Fe/Cu)量子体系的结构
16. 国家自然科学基金(1997-1999)
    原位EXAFS研究M-P系超细非晶态合金结构及催化性能
17. 国家自然科学基金(1997-1999)
    熔体微滴及其过冷态的结构研究
18. 中国科学院知识创新项目(2003-2005)
    同步辐射技术研究半导体量子体系的结构和性质
19. 同步辐射XAFS方法建设及应用研究
20. 中国科学院人才基地基金项目(1997-2001)
    同步辐射荧光XAFS装置的研制
21. 一流大学建设重点项目(2002-2004)
    原位同步辐射技术研究半导体固-液相变的微观机理
22. 国家同步辐射实验室重点项目 (2006-2008)
    III-V和IV稀磁半导体的结构和磁性的同步辐射研究
 
研究方向 Research direction
1、同步辐射技术及其应用
2、物理与化学
3、新能源材料
 
招生信息 Enrollment information
知识背景:物理、化学、材料、生物背景之一

考试科目:
①英语 ②物理化学或物理综合选一 ③固体物理或量子化学选一

科研条件:
1.依托同步辐射大科学装置,可在XAFS、XMCD、SR-FTIR、VUV-CD、ARPES等实验线站上进行实验研究;
2.拥有16个节点的机架式服务器,可进行理论计算研究;
3.可利用磁控溅射、分子束外延(MBE)、激光溅射沉积(PLD)等物理方法及溶胶凝胶法、水热法、wet chemistry等化学方法制备材料。

Email: sqwei@ustc.edu.cn
http://xafs.nsrl.ustc.edu.cn 
 
论文专著 The monograph
1) Atomically dispersed iron hydroxide anchored on Pt for preferential oxidation of CO in H2 - Nature - 2019 - 565,631
2) Identification of single-atom active sites in carbon-based cobalt catalysts during electrocatalytic hydrogen evolution - Nat. Catal. - 2019 - 2,134
3) Synergizing metal–support interactions and spatial confinement boosts dynamics of atomic nickel for hydrogenations - Nat. Nanotechnol. - 2021 - 16, 1141
4) In-situ spectroscopic observation of dynamic-coupling oxygen on atomically dispersed iridium electrocatalyst for acidic water oxidation - Nat. Commun. - 2021 - 12, 6118
5)  Beating the exclusion rule against the coexistence of robust luminescence and ferromagnetism in chalcogenide monolayers - Nat. Commun. - 2019 - 10, 1584
6)  Bottom-up precise synthesis of stable platinum dimers on graphene - Nat. Commun. - 2017 - 8, 1070
7) Signature of coexistence of superconductivity and ferromagnetism in two-dimensional NbSe2 triggered by surface molecular adsorption - Nat. Commun. - 2016 - 7, 11210
8) Aligned Fe2TiO5-containing nanotube arrays with low onset potential for visible-light water oxidation - Nat. Commun. - 2014 - 5, 5122
9) Magnetocaloric effects in a freestanding and flexible graphene-based superlattice synthesized with a spatially confined reaction - Nat. Commun. - 2014 - 5, 3960
10) Pits confined in ultrathin cerium(IV) oxide for understanding catalytic centers in carbon monoxide oxidation - Nat. Commun. - 2013 - 4, 2899
11) Fabrication of flexible and freestanding zinc chalcogenide single-layers - Nat. Commun. - 2012 - 3, 1057
12) Understanding the Nature of the Kinetic Process in a VO2 Metal-Insulator Transition - Phys. Rev. Lett. - 2010 - 105, 226405
13) Fast photoelectron transfer in (Cring)-C3N4 plane heterostructural nanosheets for overall water splitting - J. Am. Chem. Soc. - 2017 - 139, 3021
14) Acancy-induced ferromagnetism of MoS2 nanosheets - J. Am. Chem. Soc. - 2015 - 137, 2622
15) Single-Atom Pd1/graphene Catalyst Achieved by Atomic Layer Deposition: Remarkable Performance in Selective Hydrogenation of 1,3-Butadiene - J. Am. Chem. Soc. - 2015 - 137, 10484
16) Low Overpotential in Vacancies-Rich Ultrathin CoSe2 Nanosheets for Water Oxidation - J. Am. Chem. Soc. - 2014 - 136, 15670
17) Half-unit-cell α-Fe2O3 semiconductor nanosheets with intrinsic and robust ferromagnetism - J. Am. Chem. Soc. - 2014 - 136, 10393
18) Realizing ferromagnetic coupling in diluted magnetic semiconductor quantum dots - J. Am. Chem. Soc. - 2014 - 136, 1150
19) Probing Nucleation Pathways for Morphological Manipulation of Platinum Nanocrystals - J. Am. Chem. Soc. - 2012 - 134, 9410
20) Hexane-driven icosahedral to cuboctaheral structure transformation of gold nanoclusters - J. Am. Chem. Soc. - 2012 - 134, 17997
21) Atomically thick bismuth selenide freestanding single layers achieving enhanced thermoelectric energy harvesting - J. Am. Chem. Soc. - 2012 - 134, 20294
22) Insights into Initial Kinetic Nucleation of Gold Nanocrystals - J. Am. Chem. Soc. - 2010 - 132, 7696
23) Single-site active cobalt-based photocatalyst with long carriers lifetime for spontaneous overall water splitting - Angew. Chem. Int . Ed - 2017 - 56, 9312
24) Carbon Dioxide Electroreduction into Syngas Boosted by a Partially Delocalized Charge in Molybdenum Sulfide Selenide Alloy Monolayers - Angew. Chem. Int . Ed - 2017 - 56, 9121
25) Atomic-Level Insight into Optimizing the Hydrogen Evolution Pathway over a Co1-N4 Single-Site Photocatalyst - Angew. Chem. Int . Ed - 2017 - 129, 12359
26) Oxyhydroxide Nanosheets with Highly Efficient Electron–Hole Pair Separation for Hydrogen Evolution - Angew. Chem. Int . Ed - 2016 - 55, 2137
27) Metallic Single-Unit-Cell Orthorhombic Cobalt Diselenide Atomic Layers: Robust Water-Electrolysis Catalysts - Angew. Chem. Int . Ed - 2015 - 54, 12004
28) CoOOH Nanosheets with High Mass Activity for Water Oxidation - Angew. Chem. Int . Ed - 2015 - 54, 8722
29) Ultrathin Nanosheets of Half-Metallic Monoclinic Vanadium Dioxide with a Thermally Induced Phase Transition - Angew. Chem. Int . Ed - 2013 - 52, 7554
30) Freestanding Tin Disulfide Single-Layers Realizing Efficient Visible-Light Water Splitting - Angew. Chem. Int . Ed - 2012 - 51, 8727
31) Tuning the Spin State of Cobalt in a Co–La Heterometallic Complex through Controllable Coordination Sphere of La - Angew. Chem. Int . Ed - 2011 - 50, 5504
32) Valence State-Dependent Ferromagnetism in Mn-Doped NiO Thin Films - Adv. Mater. - 2012 - 24, 353
33) Room-Temperature Ferromagnetic Silver Vanadium Oxide Ag1.2V3O8A Magnetic Semiconductor Nanoring Structure - Adv. Funct. Mater. - 2010 - 20, 3666
34) Mediating distribution of magnetic Co ions by Cr-codoping in (Co,Cr): ZnO thin films - Appl. Phys. Lett. - 2010 - 97, 042504
35) Hexagonal BaTi1-xCoxO3 phase stabilized by Co dopants - Appl. Phys. Lett. - 2010 - 96, 091905
36) A charge-passivated codoping approach for enhancing ferromagnetism and electron transport on rutile TiO2 (110) surface - Appl. Phys. Lett. - 2009 - 95, 052508
37) Quantitative study of interior nanostructure in hollow zinc oxide particles on the basis of nondestructive x-ray nanotomography - Appl. Phys. Lett. - 2009 - 95, 053108
38) Oxygen vacancy effect on room-temperature ferromagnetism of rutile Co:TiO2 thin films - Appl. Phys. Lett. - 2009 - 94, 042508
39) Structures and magnetic properties of (Fe, Li)-codoped NiO thin films - Appl. Phys. Lett. - 2008 - 92, 052508
40) Structures and magnetic properties of wurtzite Zn1-xCoxO dilute magnetic semiconductor nano-composites - Appl. Phys. Lett. - 2007 - 90, 102108
41) Structures and magnetic properties of (Mn, N)-codoped ZnO thin films - Appl. Phys. Lett. - 2007 - 90, 242509
42) The role of Zn interstitials in cobalt-doped ZnO diluted magnetic semiconductors - Appl. Phys. Lett. - 2010 - 96, 211905
43) Zn vacancy induced room-temperature ferromagnetism in Mn-doped ZnO - Appl. Phys. Lett. - 2007 - 91, 062113
44) Local structure around Mn atoms in cubic (Ga, Mn)N thin films probed by fluorescence X-ray absorption fine structure - Appl. Phys. Lett. - 2006 - 88, 051905
45) Direct determination of Mn occupations in Ga1-xMnxN dilute magnetic semiconductors by x-ray absorption near-edge structure spectroscopy - Appl. Phys. Lett. - 2006 - 89, 121901
46) Room-temperature ferromagnetism in the Co-doped Ba0.5Sr0.5TiO3 thin films - Appl. Phys. Lett. - 2008 - 92, 232507
47) Anomalou magnetic behavior of Mn-Mn dimmers in the dilute magnetic semiconductor (Ga, Mn)N - Phys. Rev. B - 2007 - 76, 245210
48) Ferromagnetism and exchange bias in a diluted magnetic ferroelectric oxide - Phys. Rev. B - 2009 - 79, 115210
49) Energetic stability, electronic structure, and magnetism in Mn-doped silicon dilute magnetic Semiconductors - Phys. Rev. B - 2008 - 77, 245211
50) Local lattice distortion of Ge-dilute Ge-Si alloy: multiple-scattering EXAFS study - Phys. Rev. B - 2006 - 74, 092101
51) Evidence of substitutional Co ion clusters in Zn1-xCoxO dilute magnetic semiconductors - Phys. Rev. B - 2008 - 77, 245208
52) High Photocatalytic Activity of Rutile TiO Induced by Iodine Doping - J. Phys. Chem. C - 2010 - 114, 6035
53) High-Temperature Ferromagnetism of Hybrid Nanostructure Ag-Zn0.92Co0.08O Dilute Magnetic Semiconductor - J. Phys. Chem. C - 2009 - 113, 3581
54) Evidence of Matrix Lattice Distortion in Zn1-xCoxO Nanocrystals - J. Phys. Chem. C - 2009 - 113, 4263
55) Magnetic Property and Spatial Occupation of Co Dopants in Zn0.98Co0.02O Nanowires - J. Phys. Chem. C - 2009 - 113, 14114
56) Interfacial and surface structures of CeO2-TiO2 mixed oxides - J. Phys. Chem. C - 2007 - 111, 19078
57) Study of the Correlation between the Stability of Mg-Based Hydride and the Ti-Containing Agent - J. Phys. Chem. C - 2007 - 111, 14021
58) structural study on Co-Ni bimetallic nanoparticles by X-ray Spectroscopy - J. Phys. Chem. C - 2010 - 114,13596
59) Nature and role of Ti species in the hydrogenation of a NaH/Al mixture - J. Phys. Chem. C - 2007 - 111, 3476
60) XAFS在凝聚态物质研究中的应用 (review) - 中国科学技术大学学报 - 2007 - 37, 426-440
 
报考意向 Ambition
 
 
COPYRIGHT 2007 中国科学技术大学研究生院、校学位办 All Rights Reserved 地址:安徽省合肥市金寨路96号 邮编:230026。
TEL:+86-551-63602928 FAX:+86-551-63602179 E-mail:gradschl@ustc.edu.cn