北京邮电大学理学院三位青年教师在国际知名学术期刊《Scientific Reports》上发表4篇论文

tairgee · 发表于 2017-5-9 09:30:02

2014年8月到12月，理学院雷鸣、毕科和程洪艳三位青年教师分别以第一作者身份在国际知名学术期刊《Scientific Reports》上发表了4篇论文。《Scientific Reports》是Nature出版集团创刊的综合学术期刊，内容包括物理、化学、生物学和地球科学在内的所有自然科学领域。

1、雷鸣副教授在燃料电池非贵金属催化和寿命改进方面的研究工作分别发表了题为“CeO2
Nanocubes-graphene Oxide as Durable and Highly Active Catalyst Support for
Proton Exchange Membrane Fuel Cell”（http://www.nature.com/srep/2014/141210/srep07415/full/srep07415.html）和“Emerging Methanol-tolerant AlNNanowire Oxygen Reduction
Electrocatalyst for Alkaline Direct Methanol Fuel Cell”（http://www.nature.com/srep/2014/140811/srep06013/full/srep06013.html）的论文。

燃料电池是将化学能可控转化为电能的先进能源转换装置，其应用主要受制于贵金属Pt催化剂大量使用带来的成本问题以及催化剂在使用过程中结构衰减带来的寿命问题，非贵金属、高稳定性燃料电池催化技术也因而成为国际燃料电池研究领域的难点和热点。

论文采用高温升华生长技术直接合成直径100–150 nm、长度1 mm的氮化铝纳米线，该氮化铝纳米线是一种有巨大应用前景的燃料电池非贵金属氧还原催化材料。这种材料在碱性电解质、旋转圆盘电极上交换电流密度达到6.52×10-8 A cm-2、单电池功率密度达到 18.9 mWcm-2。氮化铝纳米线同时具有很好的抗甲醇等杂质能力，在醇电池中运行48h衰减仅7.9%。而商业Pt催化剂衰减率为45.5%。氮化铝纳米线抗甲醇等杂质能力远优于商业Pt催化剂。

燃料电池氧还原催化过程中生成的羟基自由基(OH•)是导致电池活性区域降解、电池寿命不能满足产业需求的重要因素。论文利用氧化铈具有变价能力、在氧还原过程中可以捕捉并猝灭羟基自由基的特性，采用油酸、乙二胺辅助的水热制备技术，成功制备了尺寸均匀、分散性好的氧化铈纳米晶 (5 nm)-石墨烯复合材料。将这种材料与氧还原催化剂复合，可形成具有抗自由基能力的燃料电池氧还原催化剂。研究结果表明这种材料有效催化活性面积达到52.46 m2 g-1。在0.8–1.23
V电化学加速老化条件下，5000次循环活性保持率为69%，远优于传统Pt催化剂的19%。这一工作为燃料电池技术开发提供了新的寿命改进思路。

2、2014年新引进的青年教师毕科博士在磁可调介电超材料方面的研究进展发表了题为“Magnetically Tunable Mie Resonance-based Dielectric Metamaterials”(http://www.nature.com/srep/2014/141111/srep07001/full/srep07001.html)的论文。

介电材料在微波器件领域有着十分重要的应用，而且介电特性能否实现外场调节是器件集成化和小型化的关键所在。论文基于电磁超材料的设计理念，通过结合Mie谐振和铁磁共振原理，设计并制备出了磁可调介电超材料，实现了介电常数和磁导率的磁场调节。论文研究工作有望在未来进一步实现天线等微波器件的小型化和宽频化。

3、程洪艳高级工程师在生态系统中介观尺度的相互作用与涨落对物种多样性影响研究方面的进展发表了题为“Mesoscopic Interactions and Species Coexistence in Evolutionary Game
Dynamics of Cyclic Competitions”（http://www.nature.com/srep/2014/141215/srep07486/full/srep07486.html）的论文。

生物多样性对整个生态系统的生存与演化起着至关重要的作用，因此生物多样性、物种竞争与共存问题一直是科学研究的热点。论文以五物种（RPSLS）循环竞争为模型，研究物种共存的机制，发现在五态博弈中存在介观层次的物种“团”之间的竞争，这种介观层次的相互作用与涨落行为决定性地影响着生态系统中稳定共存物种的个数。论文新颖地从介观层次、团间作用的角度分析了物种共存问题。通过数值模拟和理论分析给出了团间相互作用关系的速率方程，得到系统热力学极限下的灭绝概率。论文工作表明介观层次的动力学行为是基于微观层次个体相互作用涌现出来的新的规律，从介观层次入手研究大量物种共存的问题至关重要，对复杂系统中的涌现过程也有重要的启发。