教授(研究员)

姓  名:曹江利 所在系所:
腐蚀控制系统工程研究所
职  称:
教授
通信地址:
北京市海淀区学院路30号北京科技大学新材料技术研究院
邮  编:
100083
办公地点:
腐蚀楼302
邮  箱:
jlcao@mater.ustb.edu.cn

【个人简介】

曹江利,博士,教授,在清华大学材料系获工学博士学位。德国洪堡学者、北京市科技新星、教育部新世纪优秀人才,《陶瓷学报》编委、中国材料研究学会高级会员,受邀为Phys.Rev.Lett.,J.Mater.Chem.等国际国内学术期刊审稿。曾在德国亚琛工业大学物理系、英国诺丁汉大学材料系、香港理工大学应用物理系、奥地利维也纳技术大学表面物理系留学。主持和参加国家自然科学基金、北京市自然科学基金、科技部国际热核聚变实验堆ITER专项等科研项目。工作领域:氢能源及聚变能源、催化材料、表面技术与腐蚀防护、环境控制等。在国内外学术期刊上发表学术论文100余篇,SCI和EI收录90余篇,合作发表Science论文1篇,授权国家发明专利9项。

【研究方向】

1.氢能源及聚变能源
2.催化材料
3.表面技术与腐蚀防护
4.环境控制
5.化工过程

【科研业绩】

【工作介绍】

重视应用导向的前沿基础性研究,重视学科交叉融合,广泛开展合作和交流,推动开展应用技术和工程研究。工作包括:

(1)催化材料及化工过程

开展了直接海水电解制氢、碱性水电解制氢的析氧OER和析氢HER电催化剂研究,推动高性能、高稳定陶瓷电催化剂的研制工作,并开展电解槽整机系统的工艺和稳定性研究。

针对电容去离子研究(Capacitive deionization, CDI),推动高性能、高稳定陶瓷涂层电极的研制工作,利用双电层电容极化实现盐—水分离脱盐及盐浓缩化工过程。

开展电催化和光催化材料在去除污水有机污染物的基础研究及应用研究,取得了良好进展。催化是能量转换领域的国际热点研究方向,催化对有机污染物的处理具有较好的普适性和广阔的应用前景。将继续持续研发投入,推动催化技术在水环保领域的应用。在Chem.Eng.J., Ceram.Inter.等期刊发表SCI、EI收录论文10多篇。

(2)氢相关氧化物材料研究

国际范围内,氢能源、聚变能源、空间反应堆、电子信息陶瓷、化工过程等领域科技快速发展,氢相关氧化物材料的应用场合广泛而重要,深入系统认识的基础性支撑作用突显,如氢能源全产业链的产氢储氢和燃料电池、脱氢加氢催化、电子信息元器件制备与服役中的涉氢环境、氢-氘-氚渗透、氢导体等等,这些领域的发展提出了氢与氧化物材料相互关系的众多研究议题。研究组在多种环境的氢侵入、形式、占位、扩散、氢致改性五个方向上开展了普遍性的基础机理研究,在利用氢化缺陷工程制备新材料、阻挡涂层、催化剂等方向上开展应用及工程研究。提出原子氢致氧化物材料的功能改性机理,对片式陶瓷电容和片式陶瓷电感等电子元件生产提供了指导,创造了良好经济效益;开发了高电阻氧化物材料表面原子氢溢流半导化/金属化技术;开展了聚变堆材料研制工作,为用户单位交付样品,取得了良好进展。在Chem.Eng.J., Ceram.Inter.等期刊发表学术论文50多篇,SCI、EI各收录40多篇,授权发明专利5项。

(3)铁电材料及薄膜研究

基于铁电薄膜的集成铁电元件在计算机信息存储、数据处理方面有重要应用前景,如铁电场效应晶体管、晶体管栅极氧化物、非挥发性铁电随机存储器、动态随机存储器以及可调微波元件等。然而,集成铁电元器件制备过程和失效过程中的几个问题限制了多种优秀铁电材料的应用,包括界面研究、铁电疲劳、尺寸效应等。采用原位同步辐射X射线散射,对广泛假设的外加交变电场作用下铁电疲劳氧空位迁移机理给出了判据,结合同步辐射X射线吸收精细结构谱,观测到界面处铁电相分解,并基于铁电材料体相缺陷界面电子注入机制,提出了铁电疲劳的体相机制,丰富了对铁电疲劳界面控制机理的认识,统一解释了铁电薄膜疲劳和铁电陶瓷疲劳。对铁电薄膜制备、结构、性能及其关联规律及机理进行了研究。在铁电薄膜和功能陶瓷研究方向上发表学术论文30多篇,SCI、EI各收录20多篇,数篇在Science、ACS Appl.Mat.&Inter.,Appl.Phys.Lett.等期刊,授权发明专利2项。

【主要论文】

(1) Jingjin He, Chengye Yu, Yuxuan Hou, et al. Accelerated discovery of high-performance piezocatalyst in BaTiO3-based ceramics via machine learning,[J] Nano Energy.2022,97(6), 107218.

(2) Junwei Yu, Fei Zeng, Qin Wan, et al. Memristive structure of Nb/HfOx/Pd with controllable switching mechanisms to perform featured actions in neuromorphic networks, [J] Nano Research. 2022,15(9)8410-8418.

(3) Qin Wan, Fei Zeng, Yiming Sun, et al. Memristive Behaviors Dominated by Reversible Nucleation Dynamics of Phase-Change Nanoclusters. [J] Small, 2022,18(11), e2105070.

(4) Yue Chang, Ying Xuan, Huiying Quan, et al. Hydrogen treated Au/3DOM-TiO2 with promoted photocatalytic efficiency for hydrogen evolution from water splitting [J]. Chemical Engineering Journal, 382 (2020) 122869.

(5) Yue Chang, Jinming Shi, Yuanshun Tang, et al. Investigation of significant magnetic transformation for hydrogenated ZnFe2O4 nanoparticles [J]. Journal of Materials Science, 55 (2020) 1464-1474.

(6) Jinming Shi, Yue Chang, Yuanshun Tang, et al. Hydrogenated LaFeO3 with Oxygen Vacancies for Enhanced Visible light Photocatalytic Performance [J]. Ceramics International, 46 (2020) 5315-5322.

(7) Jinming Shi, Yue Chang, Yuanshun Tang,et al. Ferromagetic-Paramagnetic Transformation in Hydrogenated Ferrous Titanate [J]. Ceramics International, 46 (2020) 5360-5367.

(8) Linxing Zhang, Jun Chen, Longlong Fan, et al. Giant polarization in super-tetragonal thin films through interphase strain[J],Science 361 (2018), 494–497.