姚陈忠

男， 运城学院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1999.09至2003.06, 山西大学, 化学, 学士
2004.09至2009.06, 中山大学, 物理化学, 博士, 导师: 童叶翔
2009.07至今, 运城学院, 应用化学系, 讲师

研究领域和兴趣

能源材料电化学

主要业绩

光电化学电池作为太阳能转化为电能的器件，光阳极材料的性能直接决定了其性能优劣。制备具有高稳定性，良好的可见光活性和电子－空穴分离效率以及能带匹配的活性电极物质是当前的研究焦点。过渡金属氧化物如 TiO2、ZnO及SnO2 等能带间隙较大，且存在光生载流子容易重新复合和量子产率低等缺点。关于如何有效控制光阳极材料结构、成分、尺寸，进而获得具有高吸光性和高光电能量转换效率尚需进一步研究。利用储能器件将光能转换得到的电能储存利用是实现光能高效利用的途径之一。作为电能储存器件的超级电容器，以其快速充放电、功率密度大及循环寿命长等特性已成为一种极具发展潜力的能量存储装置。水系超级电容器具有较好的安全性和较大的离子电导率，然而受到水分解电压(1.23V)的限制，工作电压较低。利用具有高析氢过电位的负极材料和高析氧过电位的正极材料设计不对称超级电容器，以拓宽工作电压，已经成为提高超级电容器能量密度的有效策略。相较于正极材料，负极材料的开发处于相对落后状态，碳基负极材料虽然来源丰富，但由于理论比电容低(100-250 F/g)，远低于MnO2等正极材料，导致电容器能量密度较低。因此探索新型、廉价、高性能的非对称超级电容器负极材料仍然是一个重大挑战。
围绕新能源材料和器件的社会发展需求，从材料制备及其表界面构效关系着手，以材料的设计与合成→性质研究→器件研制与性能优化为主线，系统开展金属氧化物基纳米阵列材料的设计和可控制备、材料表界面电子传输机制探索、光电转换与存储器件研制的应用基础研究，把新型材料的研究由“材料制备”提升到“器件研制”的层次，以期为推动碳达峰/碳中和目标和山西省战略性新兴产业的关键技术突破提供科学基础和技术储备。
内容如下：
(1) ZnO纳米阵列光电性能优化及光电化学电池器件设计 创新性地发展了基于电化学界面限域反应可控制备一维 ZnO基光电转换复合材料的新思路，借助氧空位缺陷调控和type-II异质结构筑策略，通过调控能带结构和电子空穴分离中心，提高了光电阳极吸光性能和光生载流子的分离效率，发展了具有较高能量转换效率的光电化学电池。
(2) WO3基超级电容器负极材料性能优化及水系非对称柔性储能器件设计 以提升超级电容器的能量密度和循环寿命为主线，通过在钨氧化物阵列创制缺陷与表面包裹导电材料(无定型碳)，大幅提高了电极电容性能和稳定性。并基于不同材料的析氢、析氧过电势，设计了基于改性钨氧化物为负极的柔性非对称水系超电容储能器件，将工作电压平台拓宽至1.8 V，从而实现超级电容器的高比能量和高比电容化。
通过本项目的开展，发展了大面积电化学界面限域反应可控制备纳米结构材料的方法；借助缺陷调控和type-II异质结构筑策略，提高了光电阳极吸光性能和光生载流子的分离效率；通过创制缺陷与表面包裹导电材料提高了储能电极电容性能；设计了光电转换和存储器件。研究成果为开发高性能光电能量转换与存储材料及器件研究提供了重要的实验和理论基础。
本团队在Journal of Materials Chemistry A，Journal of Power Sources等国内外学术期刊上发表论文40篇，部分成果得到国内外专家的肯定和广泛引用，其中包括Advanced Functional Materials, Small, ACS Applied Materials & Interfaces等重要学术杂志，单篇引用最高70次。

代表成果

1. 论文：Chenzhong Yao, Huimin Ren, Bohui Wei, Chunxi Yang, Li Ma,WO3@ZnO Nanoarrays as the Photoanode for Photoelectrochemical Production of H2O2, Journal of the Electrochemical Society,170(1), 2023, 10.1149/1945-7111/acb08c.
2. 论文：李 琳，任慧敏，卫博慧，李 军，王 杰，李 晖， 姚陈忠，钒-氮共掺杂碳基介孔纳米材料的 制备及氮还原电催化性能，应用化学,37 (8), 2020, 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.00.200037.
3. 论文：Min Yang, Lin Li, LiMa, BohuiWei, ChenzhongYao*, Jun Li, Macroporous defective tungsten oxide nanostructure electrodes deliver ultrahigh capacitance and remarkable long cyclic durability in LiCl electrolyte, Ceramics International, 44(18), 2018, 10.1016/j.ceramint.2018.09.054.
4. 论文：Chenzhong Yao, Bohui Wei, Hui Li, Gaofeng Wang, Qiuping Han, Huixuan Ma, Qiaojuan Gong,  Carbon-encapsulated tungsten oxide nanowires as a stable and high-rate anode material for flexible asymmetric supercapacitors, Journal of Materials Chemistry A, 5(1), 2017, 10.1039/C6TA08274B.
5.论文：Chenzhong Yao*, Zuopeng Li, Bohui Wei, Jinhai Zhang, Jiaowei Zan, Gaofeng Wang, Hui Li, Huixuan Ma, Qiaojuan Gong, Hydrogenated ceria nanorods and nanobelts for photoelectrochemical application，Journal of Power Sources，283，2015，10.1016/j.jpowsour.2015.02.146.
6.重要学术会议邀请报告： 姚陈忠，葡萄糖碳材料对锌负极改性及其在锌离子电池中的性能研究，2022，第三届国际电化学能源系统大会(ICEES)、银川。
7. 重要学术会议邀请报告：姚陈忠，金属氧化物/碳基储能材料制备及其超级电容性能研究，中国化学会第八届全国物理无机化学学术会议、太原。

*以上信息由高级会员个人更新和维护。