黃富強(中國科學院上海矽酸鹽研究所研究員)

黃富強，男，1969年生，現任中國科學院上海矽酸鹽研究所研究員，中國科學技術大學兼職教授，中國科學院“百人計畫”獲得者。

基本介紹

• 中文名：黃富強
• 國籍：中國
• 出生日期：1969年
• 性別：男

個人簡歷

·2010年-至今： 北京大學化學與分子工程學院，教授， 博士生導師
·2003年-至今: 中國科學院上海矽酸鹽研究所，研究員，博士生導師
·2002年-2003年：美國賓夕法尼亞大學材料工程和科學系，助理研究員
·2000年-2002年：美國西門子公司研究開發部，主管科學家
·1998年-2000年：美國西北大學化學系，研究助理
·1996年11月： 美國康奈爾大學化學系，訪問科學家
·1996年-1998年：美國密西根大學化學系，博士後
·1993年-1996年：北京師範大學化學系，理學博士學位
·1990年-1993年：吉林大學理論化學研究所，理學碩士學位
·1987年-1990年：南京理工大學化工學院，工學學士學位

研究興趣

(1)新型光電材料與太陽能電池；

(2)新能源納米材料和新概念器件。

科研成果

發表Science、Nature Mater.、Nature Commun.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.等高影響力SCI論文300餘篇，被引用13,000餘次，最高單篇>500次；21篇入選ESI前1%高被引論文。

近年來圍繞能源材料設計和製備做出了系統的創新性工作：基於複雜化合物晶體結構中原子基團的相似相聚特性提出了多物理量協同的結構功能區的概念和堆積因子的理論模型，設計和合成性能優異的能源新材料，有127種新化合物被Pearson's Handbook所收錄；基於多尺度結構和性能的設計理論發明了多種石墨烯的獨特結構，氮摻雜介孔少層碳突破目前碳基的比容量極限，相關成果在Science發表並獲得關注；將雙元金屬協同製備的低缺陷石墨烯套用於薄膜太陽電池，銅銦鎵硒電池效率達18.6%，並在國內率先完成兆瓦級中試示範。申請發明專利98項（國外18項）。先後承擔973、863、NSFC（傑青、重點、面上）等課題30餘項，其中國家傑青結題為“特優”。

主要承擔項目

國外參加項目：·美國自然科學基金、美國能源部基金

國內參加項目：

·2012-2016	國家傑出青年科學基金，新型光電材料與薄膜太陽電池研究
·2012-2015	重大研究計畫，功能導向晶態材料的結構設計和可控制備
·2012-2014	中國科學院重點部署項目，石墨烯的CVD製備及在光電器件中的前瞻性研究
·2011-2013	863主題項目，兆瓦級非真空銅銦鎵硒太陽電池中試的研究
·2009-2015	國家基金委創新群體，高性能無機能量轉換複合材料的研究
·2008-2011	中科院海外創新團隊，面向新能源套用的無機複合材料研究
·2008-2013	973重大研究計畫，節能領域納米材料機敏特性的關鍵科學問題研究; -- 智慧型紅外調控納米結構的最佳化
·2007-2012	973重大研究計畫，基於納米結構的寬光譜高效太陽能電池關鍵科學問題研究; -- 新型光電轉換的納米材料的設計和製備
·2008-2011	中國科學院知識創新工程重要方向項目，大面積銅銦鎵硒薄膜太陽電池的低成本製備
·2009-2012	中國科學院知識創新工程重要方向課題，高效新結構碲化鎘基薄膜太陽電池研究; -- CdTe電池關鍵技術研究
·2009-2012	中國科學院知識創新工程重要方向課題，高性能低成本ZnO基透明導電膜技術研究; -- 高性能ZnO基透明導電薄膜以及在CIGS和CdTe電池服役研究
·2010-2012	國家自然科學基金，黃銅礦基p型透明導體薄膜
·2010-2011	上海市非政府間國際合作項目，新一代光伏透明導電氧化鋅基薄膜的研究
·2009-2011	上海納米專項，高性能鋰離子電池正極材料(LiFePO4)的宏量製備
·2008-2010	上海市基礎重點項目，基於太陽能利用的光電轉換材料中空曠度模型和複合模型
·2009-2011	中國科學院知識創新工程重要方向課題，石墨烯的可控制備、物性與套用探索
·2008-2010	中國科學院知識創新工程重要方向課題，新型超導材料研究
·2008-2010	國家自然科學基金，光催化劑中的結構和性能關係模型以及新型光催化材料
·2008-2010	國家自然科學基金，具有異質結構的納米碳製備
·2007-2010	上海市納米專項，柔性太陽電池關鍵光電材料研究，順利結題
·2005-2007	上海市基礎重點項目，鋰硫化物快離子材料設計與研究，順利結題
·2005-2007	上海市首屆浦江人才，平面顯示用無機電致發光材料，順利結題
·2005-2007	國家自然科學基金，新型p型透明導電陶瓷的合成與性能研究 順利結題
·2004-2007	中國科學院百人計畫，光電相關材料，順利結題

選中國科學院2002年下半年度“引進國外傑出人才暨百人計畫”。涉入固體化學/物理、陶瓷科學、結晶學和理論化學等的一些研究領域；曾從事新硫族化合物、各種螢光粉體和磁阻陶瓷等材料的合成和性能表征，以及過渡金屬配合物和高碳原子簇等的電子結構與無機材料固體電子能帶的量子計算。在國際雜誌發表科技論文50餘篇，在美國和歐洲分別公開2項專利。

研究成果

1. 圍繞太陽能利用，展開了銅銦鎵硒太陽電池、納米光電材料、透明電極薄膜、新型超導材料、石墨烯等的性能探索、製備工藝及器件集成研究，取得較好的工作。2010年發表SCI論文約15篇（包括JACS、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Eng. Environ. Mater.等），專利申請18項（4項國際專利），專利授權5項。
   
2. 圍繞大面積、高效率CIGS太陽電池低成本製備工藝的開發，採用具有自主智慧財產權的非真空液相法製備了高性能的CIGS薄膜太陽電池，小面積（0.4 cm2）電池在AM1.5模擬太陽光下的光電轉換效率達到了13.83%，是國內第一家採用非真空液相法製備出高效CIGS薄膜太陽電池，並經中科院太陽光伏發電系統和風力發電系統質量檢測中心檢測和證實。
   
3. 開展了CdTe電池新結構、新材料的探索。發現可兼容目前CdTe工藝的織構化方法，提出全新CdTe電池限光結構，通過QE測試確定提高了光吸收。採用p型石墨烯做CdTe電池的電極材料，其中做背電極得到9.1%的電池效率，最佳化工藝後有望進一步提高。單層到多層石墨烯透明導體薄膜實現方塊電阻[~1000W(單層)¾200W(6-7層)]，並構建新結構電池（Glass/n-Graphene/CdS /CdTe /p-Graphene）效率到達4.1%。
   
4. 提出了一種新的複合結構 — 半導體|半金屬|半導體，該結構可以很好的提升太陽能的利用效率，可以作為優異的染料敏化太陽能電池的電極材料，也可以作為很好的光催化材料。同時，我們開發了一種合成半導體複合二氧化鈦空心球材料的簡易方法，可以實現空心球的膜厚、空心到實心和成分的可控。該方法採用含結晶水硫酸鹽輔助溶劑熱過程來合成二氧化鈦複合材料，得到的複合二氧化鈦在光催化降解有機污染物和作為染料敏化太陽能電池的電極材料方面均顯示出很好的性能。此外，我們在之前鈮摻雜二氧化鈦納米晶的研究基礎上進行了鉭摻雜二氧化鈦納米晶材料的研究工作，同樣得到了預期的結果。這些工作發表於Adv. Mater. 2010, 22, 3719-3722和Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 509–515。
   
5. 採用磁控濺射法，使用自製高導電性的缺氧的ZnO基納米陶瓷靶材，製備了電學和光學性能優越的ZnO基透明導電薄膜，並通過對薄膜濺射過程中成核和生長兩步進行獨立的調控，製備了高織構化表面的ZnO基薄膜。所製備的薄膜結晶性更好，方塊電阻(0.66 W/sq)、可見透光率(~90%)和RMS粗糙度(40.2 nm)指標均達到或超過文獻報導。該項工作發表於ACS Appl. Mater. Interfaces, 2 (2010) 2147–2152
   
6. 通過新型折射率梯度納米結構設計，低成本製備納米球自組裝梯度陣列結構、納米薄膜/納米球複合結構、PEG/PVP模板法孔隙調控薄膜和ZnO/SiO2雙層結構等納米多孔結構人工可控、折射率在基底與空氣之間準連續可調、具有良好寬光譜減反增透性能新型納米複合結構，探索研究其減反增透機理，並研究功能納米顆粒的複合技術以及微納米顆粒的復配技術，發展納米顆粒的表面修飾技術，以提高塗層的附著力、耐磨損以及疏水、自清潔等綜合特性，研究該工藝在太陽能電池方向的套用開發，可見光增透達到99.1%，並進行工業化技術放大探索研究，申請專利3項。
   
7. 根據相似相聚原則和熱力學逆向設計思路，通過選擇具有高反應活性的合適原料體系，採用反應燒結的方法，用低溫快速合成方法首次成功在900℃合成具有高Tc和高Hc2的SmFeAsO基超導材料。在此基礎上發展了更簡單的機械合金化方法和更快速的微波合成方法。採用反應活性更高的“亞穩”的SmAs和FeO為主要原料，將SmFeAsO基超導材料的合成條件有效降低到900℃/2小時；非單質的LnOF和Fe2As等化合物原料的使用可以有效避免中間反應過程從而降低雜相含量。通過高能球磨處理可以提高粉體的反應活性，將F摻雜1111體系鐵基超導材料的合成條件進一步降低到低溫快速合成方法的900℃/20分鐘，其Tc～50K，Hc2～390T。該工作發表於J. Am. Chem. Soc., 132, 3260–3261 (2010)，並被Nature Asia專文評論。
   

8、20185年4月，中科院上海矽酸鹽研究所首席研究員黃富強帶領的團隊成功研發出治污新材料，光照2周內，可明顯改善水質，幫助污水變清。

代表性論文

Lin TQ, Chen IW, Liu FX, Yang CY, Bi H, Xu FF,Huang FQ*, Nitrogen-doped mesoporous carbon of extraordinary capacitance for electrochemical energy storage.Science, 2015, 350, 1508-1513.

Liang J, Bi H, Wan DY, Huang FQ*, Novel Cu Nanowires/Graphene as Back Contact for CdTe Solar Cells. Advanced Functional Materials, 22 (2012) 1267-71.

Wan DY, Lin TQ, Bi H, Huang FQ*, Xie XM, Chen IW, Jiang MH, Autonomously controlled homogenous growth of wafer-sized high-quality graphene via a smart Janus substrate. Advanced Functional Materials, 22 (2012) 1033-9.

Lin TQ, Huang FQ*, Liang J, Wang YX, A facile preparation route for boron-doped graphene and its CdTe solar cell application.Energy & Environmental Science, 4 (2011) 862-5.

Bi H, Huang FQ*, Liang J, Xie XM, Jiang MH, Transparent Conductive Graphene Films Synthesized by Ambient Pressure Chemical Vapor Deposition Used as Front Electrode of CdTe Solar Cells. Advanced Materials, 23 (2011) 2302-6.

Lü XJ, Huang FQ*, Mou XL, Xu FF, Intelligent hydrated-sulfate template assisted preparation of nanoporous TiO2 spheres and their visible-light application. ACS Applied Materials & Interfaces, 3 (2011) 566-72.

Wu JJ, Huang FQ*, Lü XJ, Chen P, Wan DY, Xu FF, Improved visible-light photocatalysis of nano Bi2Sn2O7 with dispersed s-bands. Journal of Materials Chemistry, 21 (2011) 3872-6.

Ding SJ, Huang FQ*, Mou XL, Wu JJ, Lü XJ, Mesoporous Hollow TiO2 Microspheres with Enhanced Photoluminescence Prepared by Smart Template of Amino Acid. Journal of Materials Chemistry, 21 (2011) 4888-92.

Fang AH, Huang FQ*, Xie XM, Jiang MH, Low-temperature rapid synthesis and superconductivity of Fe-based oxypnictide superconductors. Journal of the American Chemical Society, 132 (2010) 3260-1.

Lü XJ, Mou XL, Wang YM, Huang FQ*, Xu FF, A general preparation strategy for hybrid TiO2 hierarchical spheres and their enhanced solar energy utilization efficiency. Advanced Materials, 22 (2010) 3719-22.

Lü XJ, Mou XL, Wu JJ, Zhang DW, Huang FQ*, Xu FF, Huang SM, Improved-performance dye-sensitized solar cells using Nb-doped TiO2 electrodes: efficient electron injection and transfer. Advanced Functional Materials, 20 (2010) 509-15.

Wu JJ, Li JT, Lü XJ, Zhang LL, Yao JY, Zhang FX, Huang FQ*, Xu FF, A one-pot method to grow pyrochlore H4Nb2O7octahedron based photocatalyst. Journal of Materials Chemistry, 20 (2010) 1942-6.

Wan DY, Huang FQ*, Wang YM, Mou XL, Xu FF, Highly surface-textured ZnO:Al films fabricated by controlling the nucleation and growth separately for solar cell applications. ACS Applied Materials & Interfaces, 2 (2010) 2147-52.

Liu ML, Chen IW, Huang FQ*, Chen LD, Improved Thermoelectric Properties of Cu-Doped Quaternary Chalcogenides of Cu2CdSnSe4. Advanced Materials, 21 (2009) 3808-12.

Liu ML, Huang FQ*, Chen LD, A wide-band-gap p-type thermoelectrical material: quaternary chalcogenides of Cu2ZnSnQ4 (Q = S, Se). Applied Physics Letters, 94 (2009) 202103-5.

Shi XY, Huang FQ, Liu ML, Chen LD*, Thermoelectric properties of tetrahedrally bonded wide-gap stannite compounds Cu2ZnSn1-xInxSe4. Applied Physics Letters, 94 (2009) 122103.

Lin XP, Wu JJ, Lü XJ, Shan ZC, Wang WD, Huang FQ*, Novel antimonate photocatalysts MSb2O6 (M = Ca, Sr and Ba): A correlation between packing factor and photocatalytic activity. Physical Chemistry Chemical Physics, 11 (2009) 10047-55.

Lin XP, Huang FQ*, Xing JC, Wang WD, Xu FF, Heterojunction semiconductor SnO2/SrNb2O6 with an enhanced photocatalytic activity: the significance of chemically bonded interface. Acta Materialia, 56 (2008) 2699-705.

Yuan KD, Wu JJ, Liu ML, Zhang LL, Xu FF, Chen LD, Huang FQ*, Fabrication and microstructure of p-type transparent conducting CuS thin film and its application in dye-sensitized solar cell. Applied Physics Letters, 93 (2008) 132106-8.

Shan ZC, Wu JJ, Xu FF, Huang FQ*, Ding HM, Highly effective silver/semiconductor photocatalytic composites prepared by a silver mirror reaction. Journal of Physical Chemitry C, 112 (2008) 15423-8.

Chan GH, Liu ML, Chen LD, Huang FQ, Bugaris DE, Well DM, Ireland JR, Hersam MC, Duyne RP, Ibers JA, Syntheses, crystal structures, and physical properties of La5Cu6O4S7 and La5Cu6.33O4S7. Inorganic Chemistry, 47 (2008) 4368-74.

Wang YM, Huang FQ*, Chen LD, Li HL, Lin XP, Wang WD, Xia YJ, Solution-processed p-type transparent conducting BaCu2S2thin film. Chemistry of Materials, 19 (2007) 3102-4.

Liu ML, Huang FQ*, Chen LD, Wang YM, P-type transparent conductor: Zn-doped CuAlS2. Applied Physics Letters, 90 (2007) 072109-11.

Liu ML, Wu LB, Huang FQ*, Chen LD, Chen IW, A promising p-type transparent conducting material: layered oxysulfide [Cu2S2][Sr3Sc2O5]. Journal of Applied Physics, 102 (2007) 116108-10.

Lin XP, Xing JC, Wang WD, Shan ZC, Xu FF, Huang FQ*, Photocatalytic actVIities of heterojunction semiconductors Bi2O3/BaTiO3: a strategy for the design of efficient combined photocatalysts. The Journal of Physical Chemistry C, 111 (2007) 18288-93.

Lin XP, Huang T, Huang FQ*, Wang WD, Shi JL, Photocatalytic actVIity of a Bi-based oxychloride Bi4NbO8Cl. Journal of Materials Chemistry, 17 (2007) 2145-50.

Liu Q, Mao DL, Chang CK, Huang FQ, Phase conversion and morphology evolution during hydrothermal preparation of orthorhombic LiMnO2 nanorods for lithium ion battery. Journal of Power Sources, 173 (2007) 538-544.

Zhang KL, Liu CM, Huang FQ*, Zheng C, Wang WD, Study of the electronic structure and photocatalytic activity of the BiOCl photocatalyst. Applied Catalysis B:Environmental, 68 (2006) 125-9.

Lin XP, Huang T, Huang FQ*, Wang WD, Shi JL, Photocatalytic Activity of a Bi-Based Oxychloride Bi3O4Cl. The Journal of Physical Chemistry B, 110 (2006) 24629-34.

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Huang FQ, Ibers JA, New layered materials: Syntheses, structures, and optical properties of K2TiCu2S4, Rb2TiCu2S4, Rb2TiAg2S4, Cs2TiAg2S4, and Cs2TiCu2Se4. Inorganic Chemistry, 40 (2001) 2602-7.

Huang FQ, Ibers JA, Syntheses and structures of the infinite chain compounds Cs4Ti3Se13, Rb4Ti3S14, Cs4Ti3S14, Rb4Hf3S14, Rb4Zr3Se14, Cs4Zr3Se14, and Cs4Hf3Se14. Inorganic Chemistry, 40 (2001) 2346-51.

Huang FQ, Yang YT, Flaschenriem C, Ibers JA, Syntheses and structures of LiAuS and Li3AuS2. Inorganic Chemistry, 40 (2001) 1397-8.

Huang FQ, Ibers JA, Polar titanium polychalcogenides: Syntheses and characterization of Cs6Ti6S27, Cs4BaTi6Se27, Rb5AgTi6Se27, and Cs5AgTi6Se27.Inorganic Chemistry, 40 (2001) 865-9.

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Huang FQ, Choe W, Lee S, Chu JS, Syntheses and crystal structures of three copper tellurides: BaDyCuTe3, K1.5Dy2Cu2.5Te5, and acentric K0.5Ba0.5DyCu1.5Te3.Chemistry of Materials, 10 (1998) 1320-6.

專利情況

<p>申請專利90項，其中國際專利申請20項

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代表專利授權

Chenot CF, Belinski-Wolfe J, Huang FQ, EL base phosphor synthesis method involving sonochemistry. EP1367113-A2

Chenot CF, Belinski-Wolfe J, Huang FQ, EL base phosphor synthesis method involving sonochemistry. US2004007692-A1

Stevens RL, Belinski-Wolfe JA, Huang FQ, Fan CW, Maxwell MA, High-bright orange electroluminescent phosphor ZnS:Mn,Cu,Sb. US6682664-B1

Stevens RL, Belinski-Wolfe JA, Huang FQ, Fan CW, Maxwell MA, High-bright orange electroluminescent phosphor ZnS:Mn,Cu,Sb. EP1396530-A2

Stevens RL, Belinski-Wolfe JA, Huang FQ, Fan CW, Maxwell MA, High-bright orange electroluminescent phosphor ZnS:Mn,Cu,Sb. JP200302835-A2

黃富強，劉敏玲，一類用於P型透明導的黃銅礦型材料及製備方法 (200610025073.1)

黃富強，王文鄧，一種製備硫化鋅電致螢光粉的方法 (200710037115.8)

黃富強，陳敬波，楊建華，劉偉豐，一種可用作鋰離子電池固體電解質的硫化物材料及其製備方法 (200610116815.1)

黃富強，王文鄧，一種硫化鋅電致螢光粉的製備方法 (200710037119.6)

代表專利申請

黃富強，王耀明，銅銦鎵硒薄膜太陽電池吸收層的製備方法 (國際專利 PCT/CN2008/073805)

黃富強，劉敏玲，陳立東，一種p型含銅硫透明導體薄膜的製備方法 (200710038809.3)

黃富強，孫軍康，王耀明，劉戰強，摻雜的磷酸鐵鋰活性物質與碳組成的正極材料及製備方法 (200710172797.3)

黃富強，夏玉娟，用於白光LED的銻酸鹽系列螢光材料及其製備方法 (200910045115.1)

黃富強，夏玉娟，方愛華，劉戰強，謝曉明，一類摻雜的鐵基高溫超導材料的製備方法 (200910050397.4)

黃富強，萬冬雲，表面織構化n型ZnO基透明導電薄膜及其製備方法 (200910051996.8)

Huang FQ, Belinski-Wolfe J, Fan CW, Isostatic-pressed ZnS raw materials making the lamp brighter. CM-1347 (USPatent)

Huang FQ, Fan CW, Electroluminescent phosphor ZnS:Cu,Br,Cl making better. CM-1345 (USPatent)

黃富強，呂旭傑，一種半導體複合多孔壁二氧化鈦空心球材料及其製備方法 (201010152118.8)

黃富強，王耀明，A method for preparing light absorption layer of copper-indiumgallium-sulfurselenium thin film solar cells,US12826008，4748/DELNP/2010