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黄维扬

男, 香港理工大学, 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

教育经历:
(1) 1992-7 至 1995-6, 香港大学, 无机化学, 博士
(2) 1989-9 至 1992-5, 香港大学, 化学, 学士
博士后工作经历:
(1) 1997-12 至 1998-8, 香港浸会大学
(2) 1997-1 至 1997-11, 英国剑桥大学
(3) 1996-1 至 1996-12, 美国德州农工大学

科研与学术工作经历(博士后工作经历除外):
(1) 2016-06 至 今, 香港理工大学, 应用生物及化学科技学系, 讲座教授
(2) 2011-02 至 2016-06, 香港浸会大学, 化学系, 讲座教授
(3) 2007-09 至 2011-01, 香港浸会大学, 化学系, 教授
(4) 2003-09 至 2007-08, 香港浸会大学, 化学系, 副教授
(5) 1998-09 至 2003-08, 香港浸会大学, 化学系, 助理教授

研究领域和兴趣

我们团队的研究主要聚焦于新型有机光电功能材料,特别是过渡金属有机聚合物/配合物以及热激活延迟荧光材料的设计、合成及其光电应用等方面的研究。在新材料的制备、结构与性能调控以及构效关系等方面取得了一系列系列创新性研究成果。通过提升有机发光二极管(OLED)和有机太阳能电池(OPV)的器件效率,致力于开发高性能光电功能材料。此外,团队还探索了金属化石墨烯等新型二维材料在非线性光学和光电催化领域的应用潜力

主要业绩

本人现任香港理工大学理学院院长和应用生物及化学科技学系讲座教授。1992年获香港大学化学专业一级荣誉学士学位,1995年获香港大学博士学位,1996年至1997年分别于美国德州农工大学和英国剑桥大学从事博士后研究。现任香港化学会主席,长期担任多种国际学术期刊的编委和国际编委会顾问成员,曾任Journal of Materials Chemistry C副主编(2013-2022),现任Topics in Current Chemistry主编,Energy Advances 副主编和Journal of Organometallic Chemistry编辑。长期专注于金属有机聚合物/配合物的设计、合成及其光电应用等领域的基础与应用研究。在Nat. Mater.、Nat. Commun.、Acc. Chem. Res.、JACS、Chem. Soc. Rev.、Angew. Chem.和Adv. Mater.等期刊发表SCI 论文900 余篇,他引37000 余次,h 因子95,主编4部并合著2部英文专著,2014年至2020年连续七年入选为汤森路透/科睿唯安高被引科学家,获英国皇家化学会会士、香港裘槎基金会优秀科研者奖、英国皇家化学会过渡金属化学奖(首位华人)、国家教育部高校自然科学奖一等奖(排名第一)、亚洲化学会联合会杰出年青化学家奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、国家自然科学奖二等奖(排名第一)、日本光化学学会亚洲及泛洋洲光化学科学家讲学奖、香港研资局高级研究学者奖、教育部长江学者讲座教授和香港青年科学院创院院士称号等奖项或称号,2023年当选欧洲科学院外籍院士。
主要成就如下:
一、系统研究了金属芳炔聚合物,提出分子设计新思想和性能调控新策略,开拓其光电应
用;首次获得汞芳炔聚合物并系统阐述其发光机制;突破金属芳炔聚合物应用于高效太
阳能电池的瓶颈;拓展它们的高透明非线性光学性能和作为金属合金纳米粒子前驱体的
研究。
1. 金属芳炔聚合物太阳能电池材料
发展了铂芳炔聚合物作为给体材料在有机太阳能电池中的应用,引领了金属有机聚合物用于太阳能电池给体材料发展的新方向, 发现了该类聚合物构效关系及规律,建立了从分子水平改善材料光电转换效率的理论。在有机太阳能电池方面,我们关注到较短的激子寿命限制了激子的扩散和解离,成为限制光电转换效率的主要瓶颈。针对这一问题,我们发现了具有长激发态寿命的过渡金属配合物能够有效抑制活性层的激子复合,从而实现电子和空穴的高效分离,提升有机太阳能电池的光电转换效率。最近,我们开发的基于新型过渡金属配合物掺杂的有机太阳能电池,其光电转换效率已超过19%。

2. 高透明性金属芳炔聚合物非线性光学材料
传统有机反饱和吸收光限幅材料存在光限幅活性与透明性间的矛盾,严重制约了它们的应用。为解决这一关键问题,从金属中心与芳炔有机配体间相互作用机制出发,以铂汞双核和顺式铂芴基芳炔聚合物,利用金属中心破坏共轭提高分子透明性并同时提高分子三线态量子产率,实现了可见光区高透明性与优异光限幅性能的统一,其性能优于C60、金属卟啉和金属酞菁,突破了光限幅领域的瓶颈,为人眼的激光防护奠定基础。

3. 金属芳炔聚合物作为金属合金纳米粒子前驱体材料
发展了金属芳炔聚合物作为前驱体一步法制备相铁铂合金纳米粒子的新策略;结合聚合物可溶液加工性和纳米压印高通量精密加工的优势,实现了大面积制备铁铂纳米粒子的微纳阵列图案,揭示了其作为位元规则介质的应用潜力,为解决纳米粒子难以图案化的技术瓶颈和高密度信息存储的关键问题提供新方法;通过调控双金属聚合物分子结构,进一步将此方法拓展至其它功能性合金纳米粒子。

4. 我们还专注于设计和合成新型金属化石墨烯二维材料,探索其在非线性光学和光电催化领域的应用。近期,我们成功通过界面辅助自下而上方法制备了两种汞掺杂的石墨烯纳米片,这两种纳米片在非线性光学材料的性能上与现有先进材料(如石墨烯、黑磷)相媲美。同时,这些金属化石墨烯纳米片具有出色的催化活性,能够有效实现光电催化二氧化碳,助力碳中和目标。

二、提出了磷光功能配合物分子设计新理念,建立以主族元素官能团调控配合物磷光性质
的新策略,突破电致发光器件效率的技术瓶颈。
1. 我们团队涉及的新型有机发光材料包括过渡金属发光配合物。针对这些发光材料的激发态(如发射波长、发射半峰宽、发光量子效率、激发寿命、非辐射跃迁速率、辐射跃迁速率等)及材料稳定性等方面,进行了深入系统研究,成功实现了高性能蓝光、黄光、红光、近红外和白光有机发光二极管。

2. 具有载流子注入/传输性能的磷光配合物用于高效电致发光器件
为突破传统磷光铱(III)、铂(II)配合物由于载流子注入/传输性能差造成的电致发光效率低的瓶颈,利用咔唑、芳香胺、芳基硼、芳基砜等官能团发展了一系列具有载流子注入/传输特性的磷光配合物,多次突破单层聚合物白光器件的效率。通过树枝状红色磷光分子发光效率与发光颜色的优化平衡,突破深红光器件效率瓶颈,为开发新型高效磷光分子开辟了新途径。

3. 磷光配合物发光颜色调控新理论
2-苯基吡啶类磷光配合物发光颜色的调控是有机电致发光领域重要的研究课题之一。利用含主族元素芳香电子受体调控该类磷光配合物分子内的电荷转移,形成低能级发光电荷转移态,实现红色磷光发射。该方法获得的磷光配合物同时具备长波长发射和电子注入/传输的性能,克服了传统发光颜色调节策略的局限。

代表成果

(1) Yingying Qin, Yang Wang, Jian Lu, Linli Xu* and Wai-Yeung Wong*, “A Highly Conjugated Nickel(II)-Acetylide Framework for Efficient Photocatalytic Carbon Dioxide Reduction”, Angew. Chem. Int. Ed., 64(6), e202418269 (2024). https://doi.org/10.1002/anie.202418269

(2) Dou Luo, Lifu Zhang, Jie Zeng, Hongyang Zhang, Lanqing Li, Tingting Dai, Baomin Xu, Erjun Zhou, Aung Ko Ko Kyaw*, Yiwang Chen* and Wai-Yeung Wong*, “Upper Layer-Modulated Pseudo Planar Heterojunction with Metal Complex Acceptor for Efficient and Stable Organic Photovoltaics”, Adv. Mater., e2410880 (2024). (Article in press) https://doi.org/10.1002/adma.202410880

(3) Jibiao Jin, Chunbo Duan, He Jiang, Peng Tao*, Hui Xu* and Wai-Yeung Wong*, “Integrating Asymmetric O–B–N Unit in Multi-Resonance Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitters towards High-Performance Deep-Blue Organic Light-Emitting Diodes”, Angew. Chem. Int. Ed., 62(18), e202218947 (2023). https://doi.org/10.1002/anie.202218947

(4) Mingwei Fang, Linli Xu*, Hongyang Zhang, Ying Zhu* and Wai-Yeung Wong*, “Metalloporphyrin-Linked Mercurated Graphynes for Ultrastable CO2 Electroreduction to CO with Nearly 100% Selectivity at a Current Density of 1.2 A cm−2”, J. Am. Chem. Soc., 144(33), 15143−15154 (2022). https://doi.org/10.1021/jacs.2c05059

(5) Linli Xu, Jibin Sun, Tianhong Tang, Hongyang Zhang, Mingzi Sun, Jianqi Zhang, Jiahua Li, Bolong Huang, Zhengping Wang*, Zheng Xie* and Wai-Yeung Wong*, “Metallated Graphynes as a New Class of Photofunctional 2D Organometallic Nanosheets”, Angew. Chem. Int. Ed., 60(20), 11326‒11334 (2021). https://doi.org/10.1002/anie.202014835

(6) Jiangang Li, Kexin Chen, Juan Wei, Yun Ma*, Ruyi Zhou, Shujuan Liu, Qiang Zhao* and Wai-Yeung Wong*, “Reversible On–Off Switching of Excitation-Wavelength-Dependent Emission of a Phosphorescent Soft Salt Based on Platinum(II) Complexes”, J. Am. Chem. Soc., 143(43), 18317–18324 (2021). https://doi.org/10.1021/jacs.1c09272

(7) Yanqiu Sun, Yilong Lei*, Wenping Hu and Wai-Yeung Wong*, “Epitaxial Growth of Nanorod Meshes from Luminescent Organic Cocrystals via Crystal Transformation”, J. Am. Chem. Soc., 142(16), 72657269 (2020). https://doi.org/10.1021/jacs.0c00135

(8) Zhengong Meng, Guijun Li, Sze-Chun Yiu, Nianyong Zhu, Zhen-Qiang Yu*, Chi-Wah Leung, Ian Manners and Wai-Yeung Wong*, “Nanoimprint Lithography-Directed Self-Assembly of Bimetallic Iron–M (M = Palladium, Platinum) Complexes for Magnetic Patterning”, Angew. Chem. Int. Ed., 59(28), 11521‒11526 (2020). https://doi.org/10.1002/anie.202002685

(9) Wai-Yeung Wong*, Xing-Zhu Wang, Ze He, Aleksandra B. Djurišić*, Cho-Tung Yip, Kai-Yin Cheung, Hai Wang, Chris S. K. Mak and Wai-Kin Chan, “Metallated Conjugated Polymers as a New Avenue Towards High-Efficiency Polymer Solar Cells”, Nature Mater., 6, 521‒527 (2007). https://doi.org/10.1038/nmat1909

(10) 黄维扬等著, 金属有机光电磁功能材料与器件, 科学出版社, 2020年, 北京

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