基本信息Personal Information
副教授硕士生导师
主要任职：无
其他任职：化工综合实验教学中心副主任
性别：男
毕业院校：中科院大连化学物理研究所
学位：博士
在职信息：在职
所在单位：化工学院
学科：化学工程
办公地点：化工实验楼C101
联系方式：**
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个人简介Personal Profile
2003~2012年，本人在中科院大连化学物理研究所（硕博）与德国马克思·普朗克复杂系统动力学研究所（洪堡学者/博士后）从事燃料电池相关的电极结构设计、电极性能诊断以及电催化反应动力学的研究工作。曾为主动式直接甲醇燃料电池搭建电极结构模型，为膜电极关键材料优选制备工艺。最先提出可应用总谐波失真（THD）谱来评价电化学系统的非线性特征，为此开发了测试硬件、辅助分析软件以及数值模拟方法，并拓展了THD谱在电化学领域中的应用。将THD谱成功应用于直接甲醇燃料电池（DMFC）甲醇浓度的在线诊断、Ru流失的在线诊断、PtRu催化剂表面甲醇电催化氧化的机理及Pt催化剂表面氧还原反应的机理研究。
2013年加入大连理工大学化工学院，研究方向进一步拓展。目前，基础研究方面：关注碱性介质中的析氢、析氧反应，酸性介质中CO的电催化氧化，以及CO2的电还原反应，着重开展面向CO2电还原的关键材料研发与反应机理研究；应用研究方面：开展CO2电化学捕获与封存的系统研究，小分子含氧化合物的电化学清除技术与系统设计，以及CO2电还原制备燃料的反应器设计与系统开发工作。
教育经历Education Background
工作经历Work Experience
2002.92008.11
中科院大连化学物理研究所
化学工程
博士
1998.92002.7
大连理工大学
化学工程与工艺
学士
1995.91998.7
阜新市高级中学
2013.1至今
大连理工大学
副教授
研究方向Research Focus
社会兼职Social Affiliations
燃料电池系统在线谱学诊断技术
小分子含氧有机物的电化学清除技术及空气\水质净化器的研发
小分子有机物电催化氧化，碱性及中性介质中电化学析氢反应、电化学析氧反应的电极过程模拟与非线性谱学解析（THD谱）
CO2的电化学捕获与矿化封存的系统设计
CO2电催化还原阴极的关键材料研发、反应器与系统设计
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副教授硕士生导师
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其他任职：化工综合实验教学中心副主任
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研究领域
电极过程的非线性谱学分析
暂态电化学表征技术由于可以反映与时间相关的电极的响应行为，在电极动力学表征与电化学系统诊断中应用广泛。其中，电化学阻抗谱（Electrochemical impedance spectroscopy, EIS）由于可以反映电极过程的频率响应行为受到的关注最多。然而，EIS是线性假设条件下的线性频响分析方法，而电化学系统是典型的非线性系统，为此EIS不能反映电极过程的全貌。总谐波失真（Total Harmonic Distortion, THD）谱可用于反映电化学系统非线性特征，一般定义为所有高次谐波相应强度Y（k≥2）的二范数与基频响应强度Y（k=1）的比值。由于非线性频响分析结果对电极过程动力学敏感，对物质传递、离子传递等线性过程不敏感，为此本课题组主要拓展THD谱在电极过程动力学研究中的应用，以及基于非线性谱学分析的电化学系统诊断。
质子交换膜燃料电池系统诊断
质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）是将燃料中的化学能直接转化为电能的一种电化学反应装置。由于具有燃料理论比能量密度高、环境友好、系统结构简单等优点，在航空航天、分布式电站以及交通运输等诸多领域具有广阔的应用前景。近年来，随着燃油汽车退市时间表的临近，氢燃料电池汽车作为新能源汽车的终极目标，其核心技术研发正吸引着众多研究人员的关注。作为新能源汽车的动力源，苛刻的车载环境会使燃料电池系统面临各种程度与模式的失效。然而，单一的电压、电流变化无法满足人们对于失效种类与失效程度的判断。匮乏的燃料电池在线分析与诊断技术不仅限制了人们对于燃料电池系统的认知与理解，更正制约着燃料电池系统控制技术的发展。本课题组针对PEMFC系统在线检测所面临的水淹、膜干、CO毒化以及低H2计量等失效问题，开展基于反应动力学的在线谱学分析以及实验表征与数值模拟工作，为特定PEMFC提出有针对性诊断方案。
CO2的电化学捕获与矿化封存
当今，“低碳经济”作为解决碳排放问题的“处方”正日益引起国际社会的关注，新经济为我国现存的生产方式、生活方式、产业结构和能源消费模式带来新挑战。CO2的捕获、封存与转化技术正是承载着迈向“低碳经济”的关键，在未来的环境与发展中将起主导作用。该研究方向是针对我们所提出的CO2的电化学捕获与矿化封存工艺，开展面向应用的产品开发。当前，单一样机模块单元能够可提供1L/min的气体交换容量，其中CO2吸收效率为15%。相比于传统的CO2捕获与封存技术，但该系统结构简单、耗能与原料成本低。其模块化的产品设计，可实现对低浓度CO2气体的定制处理，且处理规模可定制实现。
CO2向燃料的电催化转化
随着社会的发展，能源与环境正受到人们越来越多的关注。“负碳经济”作为一种以吸收转化二氧化碳为主的永续发展模式，相比于“低碳经济”更具吸引力，正逐步被社会接受并认可。当前，可实现CO2吸收转化的主要技术中，电催化技术由于具有材料成本低、系统结构简单、易于模块化以及转化规模可控等优势，近年来在CO2吸收转化方面受到的关注最多。CO2电催化还原是典型的动力学慢过程，通过优选电催化材料来降低反应的过电势，迄今仍是人们研究的主要目标；由于其涉及多个电子转移，且产物组成复杂，研究人员逐步形成以CO、气态烃类以及甲酸等液态产物为目标的研究方向。我们课题组不仅面向基础开展关键电催化材料的研发与反应机理研究、而且面向应用开展CO2电还原制备燃料的反应器设计与系统开发工作。
论文成果 More>>
Qiu, Weiwei,Zhao, Jialin,Song, Xuedan,Mao, Qing,Ren, Suzhen,Hao, Ce,Xiao, Yonghou.One-Step Activation Synthesized Hierarchical Porous Carbon Spheres from Resorcinol-Thiourea-Formaldehyde for Electrochemical Capacitors[J],INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH,2020,59(1):226-235
Liu, Song,Yang, Hongbin,Su, Xiong,Ding, Jie,Mao, Qing,Huang, Yanqiang,Zhang, Tao,Liu, Bin.Rational design of carbon-based metal-free catalysts for electrochemical carbon dioxide reduction: A review[J],JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY,2019,36(,SI):95-105
Hassan, Mobashar,Wu, Dandan,Song, Xuedan,Qiu, Weiwei,Mao, Qing,Ren, Suzhen,Hao, Ce.Polyaniline-derived metal-free hollow nitrogen-doped carbon microspheres as an efficient electrocatalyst for supercapacitors and oxygen reduction[J],JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY,2018,829:157-167
石越,毛庆,肖成,景维云,张学元.PtRu/C表面甲醇电催化氧化动力学的非线性谱学分析[J],高等学校化学学报,2018,39(09):2017-2024
Wang, Dazhi,Shi, Peng,Zhou, Peng,Mao, Qing,Liang, Junsheng,Wang, Suli,Li, Yang,Ren, Tongqun,Sun, Gongquan.Fabrication and characterization of anode catalyst layers with structural variations for DMFC[J],MATERIALS RESEARCH EXPRESS,2018,5(4)
Shehnaz,Wu, Dandan,Guo, Yanan,Song, Xuedan,Yang, Ying,Mao, Qing,Ren, Suzhen,Hao, Ce.Synergistic effect of heat treatments and KOH activation enhances the electrochemistry performance of polypyrrole nanochains (PPy-NCs)[J],ELECTROCHIMICA ACTA,2018,266:151-160
专利 More>>
户外工程电池（二）
户外工程电池（一）
一种用于实现CO<sub>2</sub>捕获与矿化封存的电化学系统
一种膜电极构型CO2还原电解池
一种电还原二氧化碳的电解池
一种联合实现二氧化碳清除与制氧的电化学系统
科研项目 More>>
二氧化碳富氧转化系统研究, 主管部门科技项目, 2017/07/01, 进行
二氧化碳电化学转化制备燃料技术相关研究, 企事业单位委托科技项目, 2016/10/20-2018/09/30, 进行
应用非线性谱学分析构建电化学析氢反应的离子氛模型, 省、市、自治区科技项目, 2016/07/19, 进行
Pt基电催化剂表面CO氧化动力学的非线形谱学分析, 省、市、自治区科技项目, 2014/07/11, 进行
CO电催化氧化的形核表面层模型与非线性谱学分析, 国家自然科学基金项目, 2014/09/01-2017/12/31, 完成
耐磨防腐镀层的研发与试样制作, 国家科技攻关项目 , 2018/06/29-2018/12/31, 进行
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研究领域
当前位置: 中文主页 >> 科学研究 >> 研究领域电极过程的非线性谱学分析
暂态电化学表征技术由于可以反映与时间相关的电极的响应行为，在电极动力学表征与电化学系统诊断中应用广泛。其中，电化学阻抗谱（Electrochemical impedance spectroscopy, EIS）由于可以反映电极过程的频率响应行为受到的关注最多。然而，EIS是线性假设条件下的线性频响分析方法，而电化学系统是典型的非线性系统，为此EIS不能反映电极过程的全貌。总谐波失真（Total Harmonic Distortion, THD）谱可用于反映电化学系统非线性特征，一般定义为所有高次谐波相应强度Y（k≥2）的二范数与基频响应强度Y（k=1）的比值。由于非线性频响分析结果对电极过程动力学敏感，对物质传递、离子传递等线性过程不敏感，为此本课题组主要拓展THD谱在电极过程动力学研究中的应用，以及基于非线性谱学分析的电化学系统诊断。
质子交换膜燃料电池系统诊断
质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）是将燃料中的化学能直接转化为电能的一种电化学反应装置。由于具有燃料理论比能量密度高、环境友好、系统结构简单等优点，在航空航天、分布式电站以及交通运输等诸多领域具有广阔的应用前景。近年来，随着燃油汽车退市时间表的临近，氢燃料电池汽车作为新能源汽车的终极目标，其核心技术研发正吸引着众多研究人员的关注。作为新能源汽车的动力源，苛刻的车载环境会使燃料电池系统面临各种程度与模式的失效。然而，单一的电压、电流变化无法满足人们对于失效种类与失效程度的判断。匮乏的燃料电池在线分析与诊断技术不仅限制了人们对于燃料电池系统的认知与理解，更正制约着燃料电池系统控制技术的发展。本课题组针对PEMFC系统在线检测所面临的水淹、膜干、CO毒化以及低H2计量等失效问题，开展基于反应动力学的在线谱学分析以及实验表征与数值模拟工作，为特定PEMFC提出有针对性诊断方案。
CO2的电化学捕获与矿化封存
当今，“低碳经济”作为解决碳排放问题的“处方”正日益引起国际社会的关注，新经济为我国现存的生产方式、生活方式、产业结构和能源消费模式带来新挑战。CO2的捕获、封存与转化技术正是承载着迈向“低碳经济”的关键，在未来的环境与发展中将起主导作用。该研究方向是针对我们所提出的CO2的电化学捕获与矿化封存工艺，开展面向应用的产品开发。当前，单一样机模块单元能够可提供1L/min的气体交换容量，其中CO2吸收效率为15%。相比于传统的CO2捕获与封存技术，但该系统结构简单、耗能与原料成本低。其模块化的产品设计，可实现对低浓度CO2气体的定制处理，且处理规模可定制实现。
CO2向燃料的电催化转化
随着社会的发展，能源与环境正受到人们越来越多的关注。“负碳经济”作为一种以吸收转化二氧化碳为主的永续发展模式，相比于“低碳经济”更具吸引力，正逐步被社会接受并认可。当前，可实现CO2吸收转化的主要技术中，电催化技术由于具有材料成本低、系统结构简单、易于模块化以及转化规模可控等优势，近年来在CO2吸收转化方面受到的关注最多。CO2电催化还原是典型的动力学慢过程，通过优选电催化材料来降低反应的过电势，迄今仍是人们研究的主要目标；由于其涉及多个电子转移，且产物组成复杂，研究人员逐步形成以CO、气态烃类以及甲酸等液态产物为目标的研究方向。我们课题组不仅面向基础开展关键电催化材料的研发与反应机理研究、而且面向应用开展CO2电还原制备燃料的反应器设计与系统开发工作。
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论文成果
当前位置: 中文主页 >> 科学研究 >> 论文成果[1]Qiu, Weiwei,Zhao, Jialin,Song, Xuedan,Mao, Qing,Ren, Suzhen,Hao, Ce,Xiao, Yonghou.One-Step Activation Synthesized Hierarchical Porous Carbon Spheres from Resorcinol-Thiourea-Formaldehyde for Electrochemical Capacitors[J],INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH,2020,59(1):226-235
[2]Liu, Song,Yang, Hongbin,Su, Xiong,Ding, Jie,Mao, Qing,Huang, Yanqiang,Zhang, Tao,Liu, Bin.Rational design of carbon-based metal-free catalysts for electrochemical carbon dioxide reduction: A review[J],JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY,2019,36(,SI):95-105
[3]Hassan, Mobashar,Wu, Dandan,Song, Xuedan,Qiu, Weiwei,Mao, Qing,Ren, Suzhen,Hao, Ce.Polyaniline-derived metal-free hollow nitrogen-doped carbon microspheres as an efficient electrocatalyst for supercapacitors and oxygen reduction[J],JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY,2018,829:157-167
[4]石越,毛庆,肖成,景维云,张学元.PtRu/C表面甲醇电催化氧化动力学的非线性谱学分析[J],高等学校化学学报,2018,39(09):2017-2024
[5]Wang, Dazhi,Shi, Peng,Zhou, Peng,Mao, Qing,Liang, Junsheng,Wang, Suli,Li, Yang,Ren, Tongqun,Sun, Gongquan.Fabrication and characterization of anode catalyst layers with structural variations for DMFC[J],MATERIALS RESEARCH EXPRESS,2018,5(4)
[6]Shehnaz,Wu, Dandan,Guo, Yanan,Song, Xuedan,Yang, Ying,Mao, Qing,Ren, Suzhen,Hao, Ce.Synergistic effect of heat treatments and KOH activation enhances the electrochemistry performance of polypyrrole nanochains (PPy-NCs)[J],ELECTROCHIMICA ACTA,2018,266:151-160
[7]王维,毛庆,潘艳秋,吴雪梅,张艳.基于OBE理念的化工实验教学平台建设[A],第四届化学工程与工艺专业实验教学研讨会,2018
[8]王维,鲁金明,毛庆,潘艳秋,何德民,张艳.中国大学慕课的建设、发展和挑战[A],新时代中国在线教育发展研讨会暨中国慕课发展五周年大会,2018
[9]He, Yanghua,Xu, Jinming,Wang, Fanan,Zhao, Xiaochen,Yin, Guangzhao,Mao, Qing,Huang, Yanqiang,Zhang, Tao.In-situ carbonization approach for the binder-free Ir-dispersed ordered mesoporous carbon hydrogen evolution electrode[J],JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY,2017,26(6):1140-1146
[10]Ren, Suzhen,Guo, Yanan,Ma, Shaobo,Mao, Qing,Wu, Dandan,Yang, Ying,Jing, Hongyu,Song, Xuedan,Hao, Ce.Co3O4/聚吡咯/石墨烯碱性溶液中电化学还原氧[J],催化学报,2017,38(7):1281-1290
[11]Wang, Fanan,Mao, Qing,Huang, Yanqiang,Zhang, Tao,Liu, Bin,Sun, Yuanmiao,He, Yanghua,Liu, Linghui,Xu, Jinming,Zhao, Xiaochen,Yin, Guangzhao,Zhang, Liping,Li, Shuzhou.Highly efficient and durable MoNiNC catalyst for hydrogen evolution reaction[J],NANO ENERGY,2017,37:1-6
[12]刘建军,宋明亮,毛庆,秦兵.养老建筑中专用空气净化器设计[J],设计,2017,12:122-123
[13]景维云,毛庆,石越,杜兆龙,肖宇,刘松,徐金铭,黄延强.CO2电催化还原制烃类产物的研究进展[J],化工进展,2017,36(6):2150-2157
[14]Mao, Qing,Jing, Weiyun,Shi, Yue.Basic Principles and Applications of Nonlinear Spectroscopy Analysis in Electrochemistry[J],PROGRESS IN CHEMISTRY,2017,29(2-3):210-215
[15]任素贞,毛庆,宋雪旦,郝策.Co3O4 nanoparticles assembled on polypyrrole/graphene oxide for electrochemical reduction of oxygen in alkaline media[J],催化学报,2017,38:1281-1290
[16]Shehnaz,Song, Xuedan,Ren, Suzhen,Yang, Ying,Guo, Yanan,Jing, Hongyu,Mao, Qing,Hao, Ce.Polyaniline-based electrocatalysts through emulsion polymerization: Electrochemical and electrocatalytic performances[J],JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY,2017,26(1):182-192
[17]毛庆,景维云,石越.非线性谱学分析的基本原理及其在电化学研究中的应用[J],化学进展,2017,29(2/3):210-215
[18]毛庆,王立达,刘贵昌.电化学工程专业实验教学体系的改革与探索[A],第三届化学工程与工艺专业实验教学研讨会,2017,34-34
[19]何杨华,徐金铭,王发楠,毛庆,黄延强.Ni-Fe基析氧阳极材料的研究进展[J],化工进展,2016,35(7):2057-2062
[20]Ren, Suzhen,Mao, Qing,Hao, Ce.Hydrothermal synthesis of Fe2O3/polypyrrole/graphene oxide composites as highly efficient electrocatalysts for oxygen reduction reaction in alkaline electrolyte[J],ELECTROCHIMICA ACTA,2015,178:179-189
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户外工程电池（一）
一种用于实现CO<sub>2</sub>捕获与矿化封存的电化学系统
一种膜电极构型CO2还原电解池
一种电还原二氧化碳的电解池
一种联合实现二氧化碳清除与制氧的电化学系统
一种用于实现CO2捕获与矿化封存的电化学系统
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科研项目
当前位置: 中文主页 >> 科学研究 >> 科研项目二氧化碳富氧转化系统研究, JW创新特区, 2017/07/01, 进行
二氧化碳电化学转化制备燃料技术相关研究, 2016/10/20-2018/09/30, 进行
应用非线性谱学分析构建电化学析氢反应的离子氛模型, 辽宁省自然科学基金, 2016/07/19, 进行
Pt基电催化剂表面CO氧化动力学的非线形谱学分析, 辽宁省教育厅科学研究一般项目, 2014/07/11, 进行
CO电催化氧化的形核表面层模型与非线性谱学分析, 国家自然科学基金, 2014/09/01-2017/12/31, 完成
耐磨防腐镀层的研发与试样制作, 2018/06/29-2018/12/31, 进行
大连湾海底隧道建设工程北方寒冷地区沉管耐久性专题研究--钢结构耐久性部分, 2017/07/05-2017/12/31, 完成
炼油循环水微腐蚀控制与水质改性研究, 2016/10/12-2017/06/30, 进行
山东京博石油化工有限公司制氢炉烟气余热深度利用节能改造项目, 2014/12/03-2016/12/31, 进行
设备腐蚀与防护科研管控合作框架协议, 2016/04/27-2019/04/30, 进行
山东京博石油化工有限公司煤制气加热炉烟气及催化裂化烟气能量回收, 2016/02/22-2018/02/22, 进行
辽河油田烟道气双注采油工艺腐蚀与防护对策研究（设备租赁合同）, 2015/12/21-2016/03/10, 完成
《电化学工程实验理论与方法》, 2019/03/25-2019/03/25, 在研, 本科生实验教材
DMFC 膜电极结构模拟与暂态行为分析, 一般纵向, 2016/09/01-2017/08/31, 在研
应用非线性谱学分析构建电化学析氢反应的离子氛模型, 辽宁省自然科学基金, 2016/07/01-2018/06/30, 在研
燃料电池电动车低铂高效电催化剂的制备工艺研发, 一般纵向, 2015/01/01-2016/12/31, 在研, 中央高校基本科研业务费专项重点项目
低碳小分子醇类吸附及电化学氧化的总谐波失真谱研究, 教育部科学技术研究项目, 2013/04/01-2014/12/31, 结题
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