【访学归来】何飘：过渡金属无机材料、氨分解释氢催化剂氮化钒电子结构性质及密度泛函
姓名：何飘
学院：机电工程学院
年级：2014年博士
专业：兵器科学与技术
导师：张建国教授
联合培养机构：英国牛津大学（之）
外籍导师：John E.
研究课题：过渡金属无机材料、氨分解加氢催化剂氮化钒的电子结构性质及密度泛函方法影响研究
考察访问时间：2016年10月至2017年9月
一、联合培养科研情况
基本情况
2016年9月，我有幸受国家留学基金委指派前往牛津大学联合培养博士生。 牛津大学始建于1167年，是世界上现存第二古老的高等教育机构。 它产生了一批引领时代的科学大师，培养了一大批划时代的艺术大师和国家元首。 牛津大学化学系有四位诺贝尔奖获得者。 学校在蛋白质、新型无机材料合成、分子计算机辅助设计等方面取得了重大成果，并在化工、医药、微电子工业等领域得到推广和应用。 John E.，牛津大学化学系终身教授，主要从事无机材料计算化学研究，具有深厚的量子化学基础知识，在过渡金属团簇、主族元素和有机金属体系的电子结构方面，弱相互作用、电子转移、磁性能等研究领域卓越。 出版著作：《邦德100周年》，并在J. Am.等国际重要期刊发表多篇学术文章。 化学。 化学学会。 欧元。 J.，化学。 。 坐标。 化学。 发表SCI论文150余篇。 John E.教授还担任SCI杂志编委，多次参加国际会议和交流，并与中国高校相关研究组有长期合作。
研究课题
在John E.教授的研究组中，我从事金属无机材料的量子化学计算。 本人利用牛津大学的超级计算平台，对过渡金属无机材料、氨分解及加氢催化剂氮化钒的电子结构性质和密度泛函方法进行研究。 影响研究。 过渡金属氮化物是一类特殊的无机材料，在磁性和光电器件、电池、超级电容器和催化剂等领域有着广泛的应用。 由于部分电子填充的d轨道，过渡金属氮化物具有特殊的几何结构、电子结构和相关特性。 大量研究表明，氮化钒具有催化氨分解生产清洁能源氢气的功能。 在实验中，离子枪用于加速金属靶材的束溅射，以产生一系列氮化钒阳离子簇（VnNm+）。 这些阳离子簇可以与氨分子结合，然后发生脱氢反应产生氢气。 然而，这些分子的分子构型和作用机制尚不清楚，分子稳定性、几何形状和电子态结构尚未解决。
为了进一步解释氮化钒阳离子的电子结构特性以及催化反应活性与结构的关系，我们对这类过渡金属原子簇VnNm+进行了研究。 基于量子化学理论和第一性原理计算，我们研究了V3N2+、V3N3+、V4N3+、V4N4+、V5N4+、V5N5+、V6N5+和V6N6+的稳定几何结构，并探讨了它们的结构随着原子数变化（n > m 和 n = m)。 我们还比较了两种常用的密度泛函理论方法（B3LYP 和 BLYP）的计算结果，以考察泛函对几何和电子性质的影响。 研究成果首次报道了原子团簇VnNm+的稳定几何构型、电子密度分布、原子组装、反应性等重要信息。 他们初步解释了氮化钒在氨催化反应过程中的反应活性和结构关系，并对转变产生了很大的影响。 金属氮化物催化作用的研究为进一步推动新能源的探索和发展提供了理论依据。
2. 获得科研成果
联训期间科研成果
2016-2017学年，在国内导师张建国教授的指导下，在含能材料领域以第一作者发表SCI学术论文5篇，其中第二领域论文2篇，影响力最高因子 IF= 5.771； 总影响因子14.326； 另外，在牛津大学John E.教授和国内导师的指导下，完成了合作项目：过渡金属无机材料、氨分解加氢催化剂氮化钒电子结构特性及密度泛函方法的影响，并撰写一篇英文文章已准备好提交发表。 具体发表文章如下：
1.富含绿色的1,1'--5,5'-盐。 [J]-A, 2017, 23, 11159-11168. 国际期刊，2区，SCI，IF=5.771。
2. 和土金属盐： 和 。 [J], 2017, 46, 8422-8430. 国际期刊，2区，SCI，IF=4.029。
3. -1,1-： 和 绿色 。 [J]Z.阿诺格。 阿尔格。 化学, 2017, 643, 432-436. 国际期刊，IV区，SCI，IF=1.144。
4. 1,1'--5,5'-：3D 金属 - 与 Good 和 一样呈绿色。 [J]学报，455(2017)152-157。 国际期刊，3区，SCI，IF=2.002。
5. 和：小说（）与十原子链。 [J]，2016：1-12。 国际期刊，4区，SCI，IF=1.380。
6. 和 (VnNm+) 作为 的 。 正在提交。
其他代表性科研成果
博士期间以第一作者发表学术论文19篇，其中SCI期刊14篇（均为一级），其中第二领域6篇，第三领域2篇。 最高影响因子IF=5.771，总影响因子42.402。 ; EI出版物1篇； 国内核心期刊1篇； 国际会议1次； 国内会议2次。 与其他作者共同发表SCI论文11篇。 作为第一发明人，申请发明专利，名称：XXX四唑高氮高能离子盐及其制备方法，申请号：2.0。
主要结果如下：
[1] 基于-N-氧化物的盐。 [J]-A. 2016, 22(23), 7670-7685。 SCI。 IF=5.731，区域 2
[2] 以良好：和 - 为基础。 [J] 的 . 2015, 80(11), 5643-5651。 SCI。 IF=4.721，第 2 区
[3] 两个新的 FOX-7 ： 5-()-1,4-- 和 1,1'--4,4'--5,5'- as 。 [J]. 2015, 17(8), 5840-5848. SCI。 IF=4.493，区域 2
[4]一个新颖的八个原子：1-氨基--[4,5-b]。 [J] RSC . 2014, 4(48), 25302-25309。 SCI。 IF=3.84，2区
[5] 1,2,3- 和 1,2,4- 叠氮基- 和 的研究。 [J]新论. 2015, 39(5), 3882-3888。 SCI。 IF=3.159, 三区
[6] 1,1'--5,5'-：3D 金属 - 与 Good 和 一样呈绿色。 [J]学报． 455（2017）152-157。 SCI。 IF=2.002，区域 3
3、出国经历
这次出国留学的经历让我受益匪浅。 我不仅获得了专业知识，还开阔了视野，还锻炼了自己独立生活的能力，这也将成为一笔宝贵的精神财富。 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！
外籍导师John E.
2016年诺贝尔化学奖获得者Jean-教授