刘元

男， 中国科学院重庆绿色智能技术研究院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2001.09-2005.07，哈尔滨工业大学市政环境工程学院，本科学生
2005.09-2010.04，哈尔滨工业大学市政环境工程学院，博士研究生
2009.09-2010.03，香港理工大学土木及环境工程学系，研究助理
2010.05-2011.07，中科院大连化学物理研究所，助理研究员
2011.07-2013.07，中科院重庆绿色智能技术研究院，助理研究员
2013.07-2019.12，中科院重庆绿色智能技术研究院，副研究员
2020.01至今，中科院重庆绿色智能技术研究院，研究员

研究领域和兴趣

电化学水处理低碳技术、废水资源循环原理与工艺、环境电化学

主要业绩

申请人刘元，男，1983年生，研究员，博士生导师，现主要从事电化学水处理低碳技术、废水资源循环原理与工艺、环境电化学等研究工作。入选了中科院“青年创新促进会”、“西部之光”等人才计划。2001-2010年在哈尔滨工业大学环境工程系学习，分别获得环境工程学士学位和环境科学与工程博士学位。2009年9月至2010年3月在香港理工大学土木及环境工程学系任研究助理。2010年5月至2011年7月在中国科学院大连化学物理研究所任助理研究员。2011年7月至今在中国科学院重庆绿色智能技术研究院历任助理研究员、副研究员和研究员。现任三峡生态环境所副所长。现担任《Chinese Chemical Letters》青年编委，也长期担任ES&T等多个学术期刊的审稿人。获得了2022年国家自然基金优秀青年科学基金项目资助，并主持了多项国家自然基金面上项目等科研项目。
申请人长期从事低能耗电化学废水资源循环理论与技术研究，提出了从多途径提高电子利用效率的学术思路：以阐明废水电化学处理过程的调控机制为目标，强化电极界面关键反应，提高电子利用效率；建立电化学信号与反应进程的关联性，形成基于电子信号的水质检测与反应过程控制方法。申请人以上述学术思路为指导，围绕废水资源循环的碳减排原理与技术，在电子的试剂型和信号型功能开发方面取得了具有学术创新和应用价值的研究成果：
（1）对污染物转化的物质流进行解析，阐明了电子定向转移的路径机制，建立了复杂反应路径电子效率量化的质量平衡方法；通过阐明阳极界面双电层水分子活化的电子转移规律，明确了强化阳极界面电子传递的技术方法；发展了基于多活性物种氧化的有机物阳极矿化新工艺，明显提升了电氧化的电子效率；在阐明生物阳极电子转移规律的基础上，发明了“氧还原-微生物反硝化” 路径耦合的双功能阴极，提升了微生物电化学系统的电子资源化利用率。
（2）对污染物转化过程中库仑信号的变化规律进行解析，建立了判断污染物转化路径的库仑信号反馈法；比较污染物转化量与库仑信号的相关性，揭示了污染物转化量与反应库仑量之间的线性关系；基于此提出了利用反应库仑信号定量水中污染物的新思路，并从有机物氧化还原反应的原理出发，构建一种可测定有机物降解量的新原理；提出空间分离方法，实现电子的宏观定向转移，奠建立起量化废水可生化降解有机物的新方法—微生物库仑法。
（3）揭示了电活性微生物的有机物代谢电子转移机制，阐明了共存电子受体时的库仑损耗机制，探明了阴极催化剂活性位点寿命强化的界面微环境构建机制，提出了库仑信号稳定输出的电极优化方法；厘清了反应器中溶解氧传质规律，阐明了氧还原反应路径的电化学调控机制，提出了增强库仑信号稳定输出的检测器构建方案；建立了BOD-Q检测新方法，检测时间可缩短至5小时，测试偏差可控制在5%以内，将表征废水生化需氧量的指标从传统的BOD5发展为BOD-Q；研制了BOD-Q水质智能化检测商用仪器，并完成成果转化，获得1500万元成果转化费，现已实现仪器的量产、销售与工程应用。
从事研究工作以来共计发表SCI论文33篇，其中一半以上为中科院一区论文，SCI他引900余次，单篇最高他引130余次，h-index 13；授权国家发明专利5件，且已全部转让。

代表成果

1. Yuan Liu*, Ying-Ying Deng, Qi Zhang, Hong Liu. Overview of recent developments of resource recovery from wastewater via electrochemistry-based technologies. Science of The Total Environment. 2021, 757(25), 143901, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.143901;
2. Meiling Liao, Yuan Liu*, Enling Tian, Weiqi Ma, Hong Liu. Phosphorous removal and high-purity struvite recovery from hydrolyzed urine with spontaneous electricity production in Mg-air fuel cell. Chemical Engineering Journal. 2020, 391, 123517, DOI: 10.1016/j.cej.2019.123517;
3. Yuan Liu*, Yi-Song Fan, Zhi-Mei Liu. Pyrolysis of iron phthalocyanine on activated carbon as highly efficient non-noble metal oxygen reduction catalyst in microbial fuel cells. Chemical Engineering Journal. 2019, 361: 416–427, DOI: 10.1016/j.cej.2018.12.105;
4. Xiaojun Jin, Fei Guo, Weiqi Ma, Yuan Liu*, Hong Liu*. Heterotrophic anodic denitrification improves carbon removal and electricity recovery efficiency in microbial fuel cells. Chemical Engineering Journal. 2019, 370: 527-535, DOI: 10.1016/j.cej.2019.03.023;
5. Yuan Liu, Ai-Xue Tuo, Xiao-Jun Jin, Xiang-Zhong Li, Hong Liu*. Quantifying biodegradable organic matter in polluted water on the basis of coulombic yield. Talanta. 2018, 176, 485–491, DOI: 10.1016/j.talanta.2017.08.029;
6. Yuan Liu, Xiao-Jun Jin, Dionysios D. Dionysiou, Hong Liu*, Yu-Ming Huang*. Homogeneous deposition-assisted synthesis of iron-nitrogen composites on graphene as highly efficient non-precious metal electrocatalysts for microbial fuel cell power generation. Journal of Power Sources. 2015, 278: 773-781, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.12.134;
7. Yuan Liu, Hong Liu*, Chuan Wang, Shuang-Xia Hou, Nuan Yang. Sustainable energy recovery in wastewater treatment by microbial fuel cells: Stable power generation with nitrogen-doped graphene cathode. Environmental Science & Technology. 2013, 47: 13889-13895, DOI: 10.1021/es4032216;
8. 刘鸿，刘元；检测废水生化需氧量的一种库伦方法；申请2015年12月29日，2015110154049；批准2018年6月26日，专利号：ZL201511015404.9;
9. 刘元，刘鸿，梁钊健；一种氮化铁修饰石墨烯的制备方法及用途；申请2015年4月10日，201510168825；批准2018年7月6日，专利号：ZL201510168825.9;
10. 刘元，刘鸿，杨暖，侯双霞；一种氮掺杂石墨烯的制备方法及其用途；申请2013年4月8日，201310119649；批准2015年2月11日，专利号：ZL201310119649.0

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