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低碳新能源技术领域的执着探索者——广州大学化学化工学院徐常威教授
2016-05-25
徐常威，博士，广州大学化学化工学院教授。2005年获中山大学物理系博士学位，2005—2008年先后在暨南大学生物学博士流动站和新加坡南洋理工大学从事研究工作。2008年进入广州大学工作。曾于2012年赴澳大利亚科廷大学担任访问学者。现担任全国材料新技术发展研究会常务理事、广东省青年科学家协会第四届会员、《分析化学进展》和《物理化学进展》编委以及广西师范大学兼职教授。近年主要专注于新型纳米能源材料的设计研发及其在直接醇类燃料电池阳极醇电化学氧化和电解水制氢阳极析氧催化剂方面的应用研究。他利用交替微波加热技术得到了碳材料负载纳米过渡金属氧化物，解决了传统制备碳载氧化物方法存在的严重的耗能和制备过程冗长问题；发现钯基材料的pH效应和对乙醇电化学氧化表现的奇异效应；发现稀土氧化物增强Pt和Pd催化剂对醇电化学氧化，发现了氧化物与钯的协同效应，并进行了系统的研究；通过表面修饰等技术改善碳材料、金属氧化物等填料与塑料基材的亲合性、相容性，增强填料和塑料基材界面之间的结合力，开发出用于LED低成本导热系数4.18W/(mK)的尼龙PA6/PA66导热塑料和用于LED电子芯片运输的填料量超低（6%）的抗静电聚苯乙烯（PS）塑料。
徐常威教授的研究成果具有前瞻性，受到国内外同行的关注和引用，在相关科研领域具有一定的影响力。近十年以第一作者或通讯作者发表SCI收录论文43篇，其中影响因子大于4.0的有26篇，论文被SCI数据库他引2000多次，5篇论文入选ESI高引论文。作为主要完成人获得2013年国家自然科学奖二等奖和2011年广东省科学技术奖自然科学类一等奖。曾入选广东省高等学校“千百十工程”省级培养对象、广州市“121人才梯队工程”第二梯队后备人选（新世纪百千万人才工程后备人才）和广州市高层次人才（市青年后备人才）。2016年获第十三届广东省丁颖科技奖。
交替微波法一步制备碳载纳米氧化物
传统制备碳载氧化物的方法需在高温下进行焙烧，存在着严重的耗能和制备过程冗长的问题。徐常威教授利用交替微波法一步制备碳载纳米氧化物，之后在上面负载Pt和Pd纳米催化剂。该方法简单、快速，制备成本低，为制备低成本催化剂提供了新方法。他和研究团队利用微波法合成石墨烯等碳材料负载的NiO和CoOx的复合金属氧化物NiCo2O4以及其他复合氧化物，并表征了NiCo2O4在0.1 mol/L KOH中氧析出活性，发现其活性要比复合氧化物中的任何单独一种氧化物活性要高。
发现氧化物增强Pd/C催化剂对醇电化学氧化
Pd在酸性溶液中对醇氧化有非常高的过电位，但徐常威教授发现Pd在碱性介质中对醇电化学氧化有较高的活性，体现了强烈的pH效应，这与铂基催化材料不同。实验比较发现单纯Pd/C催化剂对乙醇的氧化活性比Pt/C催化剂高，这一结果为发展乙醇燃料电池提供了非常有价值的材料。
徐常威教授发表的氧化物增强Pd/C催化剂对醇电化学氧化的研究在国际上属首先报道，发现和证实氧化物能增强Pd/C催化剂电化学氧化醇活性的现象。实验发现乙醇在Pd-NiO/C催化剂上表现了独特的性能，氧化起始电位比Pt/C催化剂提前约200 mV，这在直接醇类燃料电池中差不多提高了40%的电压输出。徐常威教授在研究过渡金属氧化物提高铂、钯、金等对甲醇、乙醇电催化活性时，发现NiO和Co3O4可大幅度提高Pd的催化活性，但稳定性较差；而Mn3O4虽然提高Pd催化活性没NiO和Co3O4那么明显，但催化效果非常稳定。
合成氧化锰纳米棒阵列作为碱性溶液电解水阳极催化材料
徐常威教授利用电化学方法合成氧化锰纳米棒阵列作为碱性溶液电解水阳极催化材料，发现析氧起峰电位在氧化锰纳米棒阵列比普通的氧化锰膜要负401mV，大大降低了电解水的超电势和能耗，极大提高了电解水的效率。把铂和钯纳米颗粒固定在蔗糖制备出的碳微球（CMS）表面，对醇电化学氧化活性进行测试，发现其电化学活性比碳黑负载催化剂有大幅度提高，其中乙醇在Pd/CMS上氧化峰电流密度相比Pd/C增大了140%。
LED用导热改性塑料研发与成果转化
LED光谱集中于可见光，可见光效率80%～90%，因此在同样亮度下LED耗电量仅为白炽灯的1/8到1/10。LED理论寿命为10万小时，一般可达到5万小时以上，是一般光源的几倍到几十倍。但是，散热不良会引起LED芯片温度升高进而导致LED发光率下降和使用寿命缩短。传统的导热器所用材料主要是铝制品和陶瓷类材料，铝制品为了防腐而进行的后续电镀处理等工艺会造成环境污染；而陶瓷材料加工困难，成型物件耐冲击性能差。比起传统的导热材料铝制品和陶瓷类材料，塑料作为导热材料拥有很多优势，比如：具有绝缘性和耐腐蚀性；散热均匀，能够避免器件因局部高温造成变形；质轻，密度是铝制品的40%～50%；成型加工方便，无需二次加工，产品设计自由度高。但是，塑料本身导热性能差，是热的不良导体，目前提高塑料导热性能的常用方式是通过加入导热填料增加塑料的导热能力。
徐常威教授利用交替微波加热（IMH）法制备了表面含有与聚酰胺（PA）基材相容官能团并负载氧化物的碳材料。不去除过量的非共价功能化修饰碳材料的聚合物小分子和有机小分子，利用交替微波加热法直接将其碳化，生成具有导热性的碳，同时其相应的官能团保留在碳材料表面。负载氧化物的碳材料作为导热填料加到PA基材中，然后在双螺杆挤出机里挤出，获得的导热塑料可用作为LED工作的半导体芯片散热器件的导热材料。该方法具有制备简单的优点，有效解决了导热填料与主体塑料相融问题。
为了更好地进行导热改性塑料研发，同时加快成果转化，徐常威教授兼任了中山市永威新材料有限公司技术总监，并获得2014年人力资源和社会保障部留学人员科技活动项目择优资助。项目相关技术于2015年获得国家发明专利（一种高性能阻燃的导热塑胶材料及其制备方法，专利号：ZL201310278154.2），在产业领域获得良好发展并引起媒体和社会关注，徐常威教授作为报告人获得2014年中国（中山）光华国际科技节优质项目推介机会。
严谨治学，坚持教学改革探索
作为广州大学的一名年轻教授，徐常威教授在教学实践中以学生为本，注重学生创新能力的培养和综合素质的提高。他长期从事物理化学的教学和科研工作，以电化学、改性塑料为主要研究方向，主讲《物理化学》《物理化学实验》等本科课程和《研究生专业英语》等硕士研究生课程。作为学生的学习伙伴，在课堂中引导学生运用已获得的知识，通过边读边思考的学习方法，帮助学生积累知识，总结规律，使学生获得成就感，激发其自主学习的兴趣。
他对物理化学实验进行改良，比如在燃烧热实验中，传统样品压片是把引燃金属丝压在样品中间，这种模式容易导致点火失败。徐常威教授把这种传统模式改为先压片后捆绑模式，使点火成功率显著提高。同时，传统充气压力要求在1.5MPa，靠手动难以实现而且容易导致氧化阀螺纹损害。徐常威教授经过计算和实验优化，将充气压力定为1.0 MPa，保证了实验的流畅性。相关的改进成果发表在《大学化学》上。
多年来，徐常威教授在低碳新能源技术领域执着探索，并在教学实践中孜孜不倦地培养相关领域的优秀人才。作为一名大学教师，他严谨治学，认真履行自己的职责，毫无保留地将知识和技术传授给学生；作为一名科技工作者，他勤奋钻研，攻坚克难，用一项项凝聚着智慧和汗水的创新成果报效祖国、服务社会。
