史发年

男， 沈阳工业大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1987年9月-1991年7月，获学士学位；内蒙古师范大学化学系。
1991年9月-1996年11月，硕博连读，获得博士学位；中科院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室。
1996年12月-1999年4月，博士后；南京大学配位化学国家重点实验室。
1999年5月-2001年10月，教师；南京师范大学化学与材料科学学院。
2001年11月-2008年3月, 博士后；葡萄牙阿威罗大学化学系。
2008年4月-2014年11月，研究员；建立了独立研究团队，葡萄牙阿威罗大学化学系, 材料研究中心。
2014年12月-目前，教授，博导。沈阳工业大学环境与化学工程学院。从事结晶新材料与复合材料设计应用于化学电源电极材料的研究。

研究领域和兴趣

功能配位聚合物，新能源材料

主要业绩

1.在稀土有机磷酸盐新化合物体系中，发现3-维多孔相与层状结构的可逆转化。[1]
我首先设计合成了若干含有钠的稀土有机磷酸配位聚合物（Na-Ln-Hedp），它们具有3-维多孔结构，钠离子作为电荷补偿离子存在于孔洞中。后来又合成了几种层状结构的稀土有机磷酸配位聚合物（Ln-Hedp），这些层状化合物均不含有钠离子，层状结构随着稀土离子半径大小会有所不同。非常有意思的是我首次发现通过150 oC的水热处理，这个含钠离子的3-维多孔相在加入适量的盐酸条件下能够转变为其中一种层状结构，同样地这个层状结构在加入适量的氯化钠条件下转化为含钠离子的3-维多孔相。通过简单水热处理导致结构转化。进一步的单晶结构表征证明了结构相互转化发生的存在。详细的研究发表在2008年的美国化学会志上[1]。

2.在稀土有机磷酸盐新化合物体系中，首次发现具有结构‘遗传’现象，即新化合物在空气中热处理，有机配体转变为无机配体，但是化合物的空间结构和手性均未发生改变。[2]
我合成了一个系列稀土有机磷酸盐（Ln-Hedp）配位聚合物，具有三维立方结构的高对称性，并且是手性空间群，晶体结构非常稳定。这个系列化合物最大的亮点是通过在空气中加热处理400摄氏度和700摄氏度，有机磷酸配体经过一个中间体（400摄氏度）到无机焦磷酸根配体（700摄氏度）的转化，但是化合物的结构一直保留了下来，包括手性，没有任何变化。如图所示，这个结构遗传特征通过单晶结构解析和电子显微镜记录了下来。详细的研究内容 已经投稿等待发表。单晶相转变的报道已经很多了，但是这个系列稀土有机磷酸配位聚合物却是头一个例子显示有机配位聚合物转变为纯无机物，而晶体结构被遗传下来。本研究作为通讯论文发表在Chemcomm期刊上[2]。

3.根据设计合成的系列混合金属配位聚合物的结构特点，首次提出了金属有机氧化物（metal-organic oxides）的新概念。[3-4]
金属材料的物理化学性质归根结底是由金属原子的本性、化合物的空间结构以及金属原子之间的连接方式决定的。其实要想设计一个好的新材料具有优异的物理化学性质，必须由这三个因素优化协同来决定。那么怎样的金属原子之间的连接方式会促进材料的物理化学性质呢？金属原子如果相互距离得足够近（例如＜4埃），在外界条件的激励下（比如光照、电场、外加磁场或者加热），金属原子之间就会非常容易发生相互作用，比如金属原子的外层电子发生自旋翻转、能量迁移以至于电荷迁移等等，这些事情的发生是人们能够调节和控制材料优异的物理性质和化学性质的关键。所以说在原子堆积上如果金属原子之间具有短的距离，相互作用就非常强烈，是新材料设计需要考虑的一大重要因素。金属氧化物还有复合金属氧化物虽然保证了金属原子的短距离链接，但是由于已经研究开发了数百年，新的氧化物和氧化物新结构似乎已经面临枯竭。那么能否引进有机配体，同时使得金属原子之间的连接像在无机氧化物中的一样？混合金属配位聚合物具有无限的新结构和各种不同的配体和金属连接方式，每一年金属配位聚合物都在以百千种新化合物发明的速度递增。我通过选择有机配体和优化实验条件，制备出多个系列的3维结构混合金属配位聚合物。它们或者是多孔结构或者是致密结构，最大的亮点是金属与金属之间是通过氧原子连接的，只不过这些氧原子部分是有机配体上的氧原子。跟纯粹无机的混合金属氧化物相比，这2类材料的金属之间的链接方式具有相似性，即都是通过氧原子来连接金属原子（-M-O-M-）。那么金属有机氧化物（Metal organic oxides）这个新概念可以定义为有机配体作为模版剂和结构参与者提供氧原子（或者氮原子）与金属原子通过化学键连接（-M-O-M-），使得金属之间的连接方式类似于无机金属氧化物，这样的金属配位聚合物就叫做金属有机氧化物。我已经有一部分这方面的研究工作发表在英国化学通讯上[3-4]。

4.通过稀土复合技术，提高锂离子电池负极材料的充放电循环稳定性。[5-6]
使用3d-4fMOFs作为前驱体，在高温惰性条件下制备得到过渡金属氧化物-稀土氧化物复合材料。跟单一的过渡金属氧化物比较，这类复合材料作为锂离子电池负极材料显示更加稳定的充放电循环性能和倍率性能。不仅廉价的CeO2具有这种稳定作用[5]，LaCoO3钙钛矿氧化物也可以稳定负极氧化物材料[6]。这种稀土稳定的氧化物电极材料具有价格低廉、稳定性好，是潜在的优质储能材料。

代表成果

1. 论文：作者（按原排序），题目，期刊名称，卷（期）（年），DOI号；
[1]. Fa-Nian Shi, L. Cunha-Silva, R. A. Sá Ferreira, L. Mafra, T. Trindade, L. D. Carlos, F. A. Almeida Paz, J. Rocha. Interconvertable Modular Microporous Framework and Layered Lanthanide(III)-Etidronic Acid Coordination Polymers, J. Am. Chem. Soc., 130, (2008), 150-167. DOI号：10.1021/ja074119k
[2]. Fa-Nian Shi, F. A. Almeida Paz, P. Ribeiro-Claro, J. Rocha. Transposition of chirality from diphosphonate metal organic framework precursors onto porous lanthanide pyrophosphates, ChemComm., 49(99), (2013), 11668–11670.
DOI号：10.1039/c3cc46503a
[3]. Fa-Nian Shi, Ana R. Silva, L. Bian. Bi–Mn mixed metal organic oxide: A novel 3d-6p mixed metal coordination network, J. Solid State Chem., 225, (2015), 45–52. DOI号：10.1016/j.jssc.2014.11.027
[4]. C. B. Liu, R. A. S. Ferreira, F. A. Almeida Paz, A. Cadiau, L. D. Carlos, L. S. Fu,b J. Rocha* and Fa-Nian Shi*. Highly Emissive Zn-Ln Metal Organic Frameworks with an Unusual 3D Inorganic Subnetwork, ChemComm, 48(64), (2012), 7964-7966. DOI号：10.1039/c3cc46503a
[5]. Y. Kang, Y.-H. Zhang, Q. Shi, H. Shi, D. Xue, Fa-Nian Shi*. Highly efficient Co3O4/CeO2 heterostructure as anode for lithium-ion batteries. J. Colloid Interf. Sci., 585 (2021), 705–715. DOI号：10.1016/j.jcis.2020.10.050
[6]. J. Chen , P.-F. Wang*, Y. Kang , Y.-H. Zhang*, D.-X. Yang, Fa-Nian Shi*. Co3O4/LaCoO3 nanocomposites derived from MOFs as anodes for high-performance lithium-ion batteries. Inorg. Chem. Commun., 140 (2022) 109447.
DOI号：10.1016/j.inoche.2022.109447
[7]. Q. Shi, W.-J. Xu, R.-K. Huang, W.-X. Zhang,* Y. Li, P. Wang, Fa-Nian Shi,* L. Li, J. Li, J. Dong*. Zeolite CAN and AFI-Type Zeolitic Imidazolate Frameworks with Large 12-Membered Ring Pore Openings Synthesized Using Bulky Amides as Structure-Directing Agents. J. Am. Chem. Soc. 138, (2016), 16232-16235.
DOI号：10.1021/jacs.6b11197
[8]. P.-P. Sun, Y.-H. Zhang, H. Shi, Fa-Nian Shi*. Controllable one step electrochemical synthesis of PANI encapsulating 3d-4f bimetal MOFs heterostructures as electrode materials for high-performance supercapacitors. Chem. Eng. J., 427 (2022), 130836. DOI号：10.1016/j.cej.2021.130836
[9]. H.-X. Zhang, P.-F. Wang, C.-G. Yao, S.-P. Chen, K.-D. Cai, Fa-Nian Shi. Recent advances of ferro-/piezoelectric polarization effect for dendrite-free metal anodes. Rare Metals, 42(8), (2023), 2516-2544. DOI号：10.1007/s12598-023-02319-8
[10]. L. Sha, B.-B. Sui, P.-F. Wang*, Z. Gong*, Y.-H. Zhang, Y.-H. Wu, L.-N. Zhao, J.-J. Tang, Fa-Nian Shi*. 3D network of zinc powder woven into fibre filaments for dendrite-free zinc battery anodes. Chem. Eng. J., 481 (2024) 148393.
DOI号：10.1016/j.cej.2023.148393

2. 专利：申报人(按原排序)；专利名称；申请年份、申请号；批准年份、专利号；
[1]. 史发年（2）；Ce-Li-MOF锂离子电池负极材料的制备方法及其在制备锂离子电池方面的应用；2019、2019100991257；2021、ZL201910099125.7;
[2]. 史发年（1）；碳氮共掺杂的四氧化三钴的制备方法；2019、2019101077319；2022、ZL201910107731;
[3]. 史发年（1）；超级电容器电极材料Ln(s)-Co复合物的制备方法及其应用；2022、2022114542880；2023、ZL2022114542880

3. 重要学术会议邀请报告：作者（按原排序），报告题目，报告年份，会议名称、地点。

[1]. 史发年（1），稀土助力提高锂离子电池负极材料的储锂性能，2022，第十四届中国包头稀土产业论坛 中国稀土学会2022学术年会、包头。

[2]. 史发年（1），金属配位聚合物及衍生物作为负极材料的储能研究，2023，中国化学会第9届全国多酸化学学术研讨会、长春。

[3]. 史发年（1），多金属协同效应提高锂离子电池负极材料的电化学性能，2023, 2023先进负极材料技术与产业高峰论坛（中国粉体网）、青岛。

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