机构旨在为大家提供更加全面、深入的导师解析和科研辅导！每期我们会邀请团队的博士对各个领域的教授导师进行详细解析，从教授简介与研究背景 / 主要研究方向与成果分析 / 研究方法与特色 / 研究前沿与发展趋势 / 对有意申请教授课题组的建议这五个方面，帮助大家更好地了解导师，学会科研！
教授简介与研究背景
刘教授祖先中山大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，是能源材料与时代领域的知名学者。其学术经历凸显国际化视野与跨学科交叉能力：2003年于中国科学院长春应用化学研究所获得理学博士学位后，先后在芬兰东芬兰大学（玛丽居里学者）、德国德雷斯顿工业大学（洪堡学者）从事研究工作，2017年通过中山大学“百人计划”引进入职。
刘教授的研究背景保留了技术转化导向。早期研究集中于纳米材料界面化学（如富勒烯功能化复合材料的构建），后期逐步转向材料与二维材料的开发及其在能源与环境领域的应用。
在欧洲，他系统探索了贵金属气电解质的合成及其在燃料电池中的催化性能，相关成果发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie）、《材料化学》（Chemistry of Materials ） ）等顶尖期刊，并参与欧盟及德国能源材料研发项目。可能通过课题组奠定了“材料设计-结构调控-器件集成”三个一体的研究框架。
荣誉方面，刘教授先后获得欧盟玛丽居里项目（2009）、德国洪堡项目（2010）、德国本生学会热点主题奖（2014）及中山大学急需青年人才杰出支持（2017），2020年光电材料与技术国家实验室重点固定人员，展示其研究成果的学术影响力与技术应用潜力。
主要研究方向与成果分析
刘教授课题组以第四材料与二维材料的创新开发为核心，围绕加快能源转换、传感器件和光学加密三大应用方向开展系统性研究，近年取得突破性进展：
（1）加快能源转换材料：针对燃料电池催化剂活性与稳定性不足的问题，刘教授团队创新性地全面提升了升级金属气催化剂的设计策略。例如，在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials ）发表的研究中，通过构建PtNi纳米框架/氮化石墨催化剂复合结构，实现了氧还原反应（ORR）催化活性（质量活化达到1.45 A） mg⁻¹）与系统（循环5000次后活性保持92%）的良好提升。此成果的关键在于利用气体存储器的三维连续导电网络和分区拓扑结构，既增加活性位点接入，又优化传输质路径。
（2）高性能传感器材料：团队在《Small》发表的综述“Versatile Aerogels for Sensors”系统总结了气体聚合物在气体传感、生物检测领域的独特优势。实验层面，他们开发了钨氧化物/石墨氧化烯气体传感器（Small, 2021）通过引入低含量铂掺杂，显着增强了对氧气的高氧气检测（响应值>80%@100） ppm），且具备选择性与长期稳定性。该工作揭示气态的开关结构可有效调节电子传递与气体吸附动力学，为新型传感材料设计提供理论依据。
（3）光学加密材料：近期发表于《德国应用化学》的“基于热敏聚合物水凝胶的双锁标签”研究，创新性地将热敏水凝胶与荧光标记结合，开发出具有温度/化学双重响应特性的信息加密材料。该材料在接下来提出光学加密，仅在特定刺激下释放信息，为防伪与信息安全领域提供新思路。
研究方法与特色
刘教授课题组的研究方法具有以下显着特点：
（1）多电极材料设计：来自原子级掺杂（如铋掺杂镍气电解质，Angew.化学。 2020）到介观调控结构（如共价有机框架薄膜的线索生长，JACS 2022），团队通过跨维度微调材料性能。例如，在燃料电池催化剂开发中，既注重铂镍合金的电子结构修饰以增强本征活性，又通过三维结构设计提升传质效率。
（2）原位表征技术：团队广泛采用同步辐射X射线吸收谱（XAS）、原位震动电镜（in-situ TEM）等手段，实时追踪材料在吸附过程中结构的演变。马特。 2016）时，通过原位加速测试结合表征，明显出现了心血管塌陷与活性位点启动是催化剂失效的主因，进一步指导稳定性优化策略。
（3）学科交叉融合：课题组深度整合材料化学、均衡与理论计算：例如，与丹麦技术大学合作开展的PtNi催化剂研究（Angew.化学。 2021），通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了氮掺杂载体碳对铂d带中心的调控机制，为实验设计提供理论预测。
研究前沿与发展趋势
当前，刘教授课题组的前沿探索集中在以下方向：
（1）单原子催化剂与气凝胶复合体系：近期工作（Adv.能源材料。 2021）已尝试将单原子分散的活性位点嵌入三维载体，未来可能进一步开发“单原子纳米颗粒”良好体系，兼顾高原子利用率与快速反应动力学。
（2）智能响应材料的多功能集成：基于热敏/光响应水电解质的研究积累，课题组正探索将动态材料特性与能源器件结合，例如开发可自适应环境湿度的燃料电池质子交换膜，或光控催化反应界面。
（3）机器学习辅助材料筛选：团队在2022年发表的COF薄膜合成研究中（JACS）已阐述了对合成参数的系统优化，未来或引入机器学习算法，加速材料的结构-性能预测关系解析与新材料。
对有意申请教授课题组的建议
对于申请刘教授课题组暑期科研或硕博项目的学生，建议从以下方面提升对比：
（1）夯实学科基础
· 必修知识：物理化学（减速原理）、材料表征技术（SEM/TEM/XPS等）、纳米材料合成方法。
· 延伸学习：阅读课题组近年发表的5篇核心论文（如Angew.化学。 2021，小2021），重点理解其实验设计逻辑与表征手段。
（2）强化实验技能
·掌握气凝胶制备（溶胶-凝胶法、超临界干燥）、电化学测试（CV、EIS）等关键技术，可通过校内实验课程或虚拟仿真平台（如Coursera材料合成专题）提前演练。
·若有条件，参与相关科研项目并积累至少1项材料合成或器件建造经验。
（3）强调跨思维刘教授团队利益与交叉背景的申请者。例如：
·化学专业学生可补充计算材料学基础（VASP/Materials Studio入门）；
·工程背景学生需加强对催化的理解，建议选修《电化学原理与技术》（刘教授主讲课程）。
（4）申请材料准备
· 研究还原计划：结合课题组提出方向创新点，例如“MXene/气导热复合材料的表面修饰及CO2电性能研究”，需体现对前沿动态的把握。
· 沟通：邮件联系时建议附上对某篇论文的技术疑问或改进策略，发起主动思考能力。
（5）长期发展建议
课题组与德国、丹麦多所高校保持合作，鼓励学生参与联合培养。意识向者需提前可强化英语科技写作能力（参考《非母语科学研究写作》），并关注国家留学基金委（CSC）项目申请节点。
【竞赛报名/项目咨询+微信：mollywei007】
