刘卫

女， 中山大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1999-2003 曲阜师范大学 化学系 化学工程与工艺专业
2003-2009 中国科学院长春应用化学研究所 电分析化学国家重点实验室
2009-2010 芬兰东芬兰大学 环境科学系 玛丽居里学者
2010-2017 德国德累斯顿工业大学 化学与食品系 洪堡学者，博士后/副研究员，高级研究员
2017-至今 中山大学 材料科学与工程学院 教授，博士生导师

研究领域和兴趣

金属和聚合物多孔/网状结构材料设计、制备及能源、环境和智能感应应用研究；金属气凝胶、聚合物功能材料、氢能和二氧化碳利用、催化

主要业绩

发展兼具高性能、长耐久性和低成本新能源器件和智能感应器件对实现 “双碳” 目标、能源结构转型、智慧社会构建、维护国家安全意义重大却极具挑战。多孔网络结构材料是一类内部包含大量相互连通孔隙、三维空间中形成连续贯通网络结构的材料。低密度、高孔隙率和大比表面积为其固有特征，网络骨架提供丰富表面活性位点，孔隙利于物质传输与能量交换，辅以高度可设计性，赋予多孔网络结构材料在新能源和智能感应领域极大应用潜力，但仍面临如下关键科学难题：（1）制备繁琐、跨尺度结构精准调控难、功能化机理及构效关系不明确；（2）骨架和孔隙结构使用环境中退化演变，性能和稳定性难以兼顾；（3）微观特性器件化集成宏现应用中面临力学性能性能差及有效界面结构构建难等。针对这些难题，申请人发展了一系列多孔网络结构材料宏量可控简易制备方法，实现了网络结构和孔隙结构的可控构筑，揭示了网络结构和孔隙结构与能源存储转换和智能感应性能的关系，建立了力学性能提高和器件化集成有效界面构建新策略，实现了该类材料在能源转换存储和智能感应高性能和高稳定性应用。截至目前发表 SCI 论文64 篇，其中以通讯作者或第一作者在Nat. Chem.、Acc. Chem. Res.、Angew. Chem. Int. Ed. (6篇)、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Energy Mater. (3 篇)、Macromolecule.等发表 29 篇，授权中国发明专利8项，申请公开8项。代表性成果如下：
1. 金属气凝胶高性能和稳定性能源转换与传感应用
（1）开创金属气凝胶一步自发成胶简易制备法及开辟其在燃料电池电催化中的应用：针对催化剂活性与稳定性难以兼顾、传统两步成胶法制备过程繁琐的难题，发展了将金属盐前驱体和还原剂相混合静置后自发一步成胶的通用方法，制得系列单金属及多金属随机合金化金属气凝胶，揭示成胶过程与表面荷电亚稳态的相关性；所得金属气凝胶兼具优异的有机小分子氧化与氧还原活性和稳定性，首次证实其为一类新兴的兼具优异催化活性和稳定性的燃料电池电催化剂，为多金属气凝胶研发与电催化能源转换等应用的拓展奠定基础。
（2）电子结构调控和孔隙结构调控：针对金属气凝胶中随机合金结构多金属协同作用有限的难题，发展后过渡金属表面单原子掺杂（如Bi）法调控Ni的电子结构、d 带中心、导电性等电催化微环境；并通过第二金属前驱体后加入一锅同步引入化学还原与电置换取代反应，提高异种金属合金化程度，增强电催化活性、选择性与稳定性。进一步针对金属气凝胶实心纳米线网络骨架原子利用率与传质速率不高的问题，开发简易的"控制前驱体比例–原位 B 掺杂–自发 O₂刻蚀" 的普适、可放大新策略，制备中空合金化多级孔纳米串笼金属气凝胶，实现孔隙、组分可调，以合适孔隙率、Pt/Ni 比及高度合金化促进传质，提升性能与稳定性。
（3）力学性能及界面结构调控和器件化集成应用：针对金属气凝胶力学性能差、多数一碰即碎、传统滴涂喷涂易致结构坍塌的难题，研发硅油限域成胶法将金属骨架与大孔支撑体复合，完好保持固有结构、大幅提升力学性能，抑制奥斯特瓦尔德熟化、增强活性稳定性；并发展 "界面锁定策略"（PDMS 薄层），实现金属气凝胶型柔性压力传感器高灵敏度、快响应、23000次压缩循环仍耐用，成功应用于人体健康监测、2D/3D 力监测及人机交互等领域。
2. 聚合物拓扑网络结构材料
（1）非晶态聚合物拓扑网络结构材料
针对物理方法信息加密技术中信息安全性的提高往往需要多种外部环境刺激而解密密匙需要尽量简化两者很难兼顾的难题，发展了一种基于不同温敏性类型（LCST和UCST）的聚合物水凝胶的“双锁加密”策略，通过调控温敏性聚合物水凝胶交联网络骨架结构调控其热致相变热力学和动力学，率先实现单一刺激源热源下聚合物水凝胶在温度和时间双维度“双锁”信息隐匿和加密应用。进一步提出一种交联剂链长度编程策略，构建具有编码聚合物网络拓扑的热响应光学皱褶表面。通过调节交联剂链长，调控聚合物网络拓扑结构和热机械响应，将热诱导的表面不稳定性转化为具有可编程结构颜色和衍射效率的定向周期褶皱，实现最大22.7%的衍射效率及在手动拉伸下光学写入和读取隐藏信息。本系列研究通过聚合物网络拓扑结构精细调控控制宏观光学性能，为多刺激响应聚合物光学平台和先进防伪材料的分子级设计提供了新的思路。
（2）共价有机框架晶体材料
针对 "共价有机框架单晶材料既难以可控合成、又难以在保持结晶性的同时实现不可逆刚性化" 的难题，首先发展了水相胶束合成策略：两亲性氨基酸衍生物自组装成胶束，分隔胺基节点与醛基连接体，先形成无序聚亚胺再逐步结晶，实现了五种三维 COF 与二维 COF 的克级单晶制备（产率≥92%）；在此基础上又发展了硫辅助单晶到单晶转化策略，以 COF-300、SYSU-9 单晶为前驱体，将亚胺键不可逆融合为刚性苯并噻唑键，建立了晶格应变管理的机理框架，阐明了 "协同晶格适应"（无对称性破缺）与 "应力驱动瞬态畴重构"（暂态降对称后热激活重组）两条应力容纳路径，实现了约 15.6% 晶胞体积膨胀下原子周期性的保持，获得了化学稳定性增强、孔道刚性化、光电性能提升的单晶噻唑连接 COF，为构建结构稳健的晶态聚合物提供了从合成到机理的完整设计原则。

代表成果

1. Amare Aregahegn Dubale, Yuan Yuan Zheng, Honglei Wang, René Hübner, Yi Li, Jing Yang*, Jiangwei Zhang, Navpreet Kaur Sethi, Lanqi He, Zhikun Zheng*, Wei Liu*. High-Performance Bismuth-doped Nickel Aerogel Electrocatalyst for Methanol Oxidation Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 13891-13899. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202004314
2. Jing Yang, René Hübner, Jiangwei Zhang, Hao Wan, Yuanyuan Zheng, Honglei Wang, Haoyuan Qi, Lanqi He, Yi Li, Amare Aregahegn Dubale, Yujing Sun, Yuting Liu, Daoling Peng, Yuezhong Meng, Zhikun Zheng, Jan Rossmeisl, Wei Liu*. A Robust PtNi Nanoframe/N‐doped Graphene Aerogel Electrocatalyst with Both High Activity and Stability, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 9590-9597. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202015679
3.Zhipeng Zhou, Lei Zhang, Yonghang Yang, Iñigo J. Vitorica-Yrezabal, Honglei Wang, Fanglin Tan, Li Gong, Yuyao Li, Pohua Chen, Xin Dong, Zihao Liang, Jing Yang, Chao Wang, Yuexian Hong, Yi Qiu, Gölzhäuser Armin, Chen Xudong, Haoyuan Qi, Sihai Yang, Wei Liu*, Junliang Sun*, Zhikun Zheng*. Growth of single-crystal imine-linked covalent organic frameworks in water using amphiphilic amino-acid derivatives, Nat. Chem. 2023, 15, 841–847. DOI: https://doi.org/10.1038/s41557-023-01181-6
4. Dongyang Lou, Yujing Sun, Jian Li, Yuanyuan Zheng, Zhipeng Zhou, Jing Yang, Chuxuan Pan, Zhikun Zheng*, Xudong Chen*, Wei Liu*. Double lock label based on thermosensitive polymer hydrogels for information camouflage and multilevel encryption, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202117066. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202117066
5. Lan Xia, Hongfei Ma, Zhilv Wang, Yuyao Li, Zeyue Zhang, Jian Li, Zhipeng Zhou*, Yonghang Yang, Ziyuan Zhang, Yuexian Hong, Rui-Biao Lin, Jingyun Fang, Jie-Peng Zhang, Wei Liu*, Junliang Sun*, Zhikun Zheng*, Managing Lattice Strain Enables Irreversible Single-Crystal-to-Single-Crystal Transformation of Covalent Organic Frameworks, Angew Chem. Int. Ed. 2026, 138, e5240216. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.5240216
6. Yanchen Fang,Xiaoyang Zhao, Yansong Ren, Xingyu Tao, Shuanjin Wang, Zhikun Zheng, Min Xiao, Wei Liu*, Yuezhong Meng*,Topological Star-Shaped and Mechanical Performance Enhanced Poly(propylene carbonate) Derived from CO2: One-Pot Controllable Synthesis, Catalytic Mechanism, and Structure-Property Relationship Study, Macromolecules 2026,15, 6223. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6c00448
7. Yuanyuan Zheng, Amanda Schramm Petersen, Hao Wan, René Hübner, Jiangwei Zhang, Jianlan Wang, Haoyuan Qi, Yuhong Ye, Chaolun Liang, Jing Yang, Zhiming Cui, Yuezhong Meng, Zhikun Zheng, Jan Rossmeisl*, Wei Liu*, Scalable and Controllable Synthesis of Pt-Ni Bunched Nanocages Aerogels as Efficient Electrocatalysts for Oxygen Reduction Reaction, Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2204257. DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202204257
8. Wei Liu, Anne-Kristin Herrmann, Dorin Geiger, Lars Borchardt, Frank Simon, Stefan Kaskel, Nikolai Gaponik, Alexander Eychmüller*, High-Performance Electrocatalysis on Palladium Aerogels, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5743-5747. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.201108575
9. Wei Liu, Paramaconi Rodriguez, Lars Borchardt, Annette Foelske, Jipei Yuan, Anne-Kristin Herrmann, Dorin Geiger, Zhikun Zheng, Stefan Kaskel, Nikolai Gaponik, Rüdiger Kötz, Thomas J. Schmidt*, Alexander Eychmüller*. Bimetallic Aerogels: High-Performance Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52(37), 9849-9852. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.201303109
10. Wei Liu, Anne-Kristin Herrmann, Nadja C. Bigall, Paramaconi Rodriguez, Dan Wen, Mehtap Oezaslan, Thomas J. Schmidt, Nikolai Gaponik,Alexander Eychmüller*, Noble Metal Aerogels-Synthesis, Characterization, and Application as Electrocatalysts, Acc. Chem. Res. 2015, 48(2),154–162. DOI: https://doi.org/10.1021/ar500237c

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