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朱嘉
原图链接 图片来源中青在线 南京大学现代工程与应用科学学院教授
出生	1982年 江苏徐州
国籍	中国
母校	南京大学，斯坦福大学
职业	教育科研工作者

朱嘉，男，博士，1982年出生，江苏徐州人，南京大学物理学学士，在美国斯坦福大学(Stanford University)电子工程系获硕士及博士学位，随后在加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)和劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)从事新能源和环境领域的博士后研究工作。

朱嘉2013年回国后发明纳米新材料，他被国际权威杂志《科学》称为"可以为世界解渴"的人。

现为南京大学现代工程与应用科学学院教授， 博士生导师，科技部"青年973"首席科学家。

人物简介

朱嘉放弃美国名校教职和稳定的生活，义无反顾选择回国。他在南京大学组建起了一支近30人的科研团队，瞄准纳米能源的国际前沿，在光热转换、硅纯化等方面取得了诸多国际知名的重要成果，获得央视《新闻联播》等中央媒体的多次报道。他的“高效太阳能海水淡化”技术成功推向应用，有望给海水淡化产业带来突破。在专注于科学研究的同时，他还不遗余力地投身创新人才培养，坚持活跃在教学第一线，为本科生讲授专业核心课程。他的课题组已成为国内优秀学子争先加入的科研单位。

研究领域

1. 纳米线及纳米颗粒的设计与可控制备;2. 纳米光子学及其在能源中的应用;

3. 热学传输、转换与控制;4. 基于纳米结构的能量存储器件.

研究方向

纳米材料合成和表征、纳米光子学、纳米热传输能源转化与存储 (光伏、热电以及锂电池)

主要研究方向为基于微纳结构的太阳能光热转换与水纯化技术。针对新能源和水资源利用等国家战略需求及其交叉科学前沿，基于人工微结构设计思想，主要开展微纳结构设计与制备、基于能源材料的光学-热学性质调控，以及太阳能界面光热转换与海水淡化等方面的研究工作。

相关成果： 基于微纳结构的高效太阳能光热转换

能源和水是人类生存最基本要素和社会发展的两大重要战略需求。利用太阳能进行海水淡化及水处理，是可持续发展过程中能源、环境和水资源领域共同的关注焦点。传统太阳能海水淡化技术多以太阳能集热或产电的方式驱动热法和膜法海水淡化，然而这类集中式技术对基础设施、投资、占地等要求较高，增加了在缺水区域作大规模推广的难度。微纳结构因其具有特殊的尺度、形貌及可调控的光学、热学性质，为太阳能光热转换及其应用提供了新机遇。朱嘉及其团队近年来在微结构界面光热转换材料与器件等方向深入开展了一系列研究，发展了基于三维模板的纳米颗粒自组装工艺，制备出宽频、高效的等离激元黑色吸收体材料；在此基础上率先制备了基于等离激元增强效应的太阳能海水淡化器件；提出并实现了“二维水通道”设计与“人工蒸腾”结构，实现了集热蒸发一体化的太阳能海水淡化器件的便携、高效率和低成本化。基于界面光热转换的高效太阳能海水淡化技术已实现成果转化，团队正在社会各界的大力支持下致力于提供便携、低成本、环保的水处理技术。

研究经历

2015年8月，朱嘉教授课题组在对锂离子电池纳米颗粒硅负极的合成制备的研究中取得进展，研究人员着眼于工业生产中的粗硅源，通过高能球磨的方法控制时间及转速获得不同尺寸的硅颗粒，系统研究了两种不同硅源作为电极的优势，并且在以制得的100 nm左右的颗粒作为电极材料时获得了很好的循环及倍率性能。整个过程简便且大大降低了成本，为大规模生产硅纳米颗粒，制备硅负极提供了新思路，并且也为硅在光伏，热电领域的制备合成提供了新方法。该研究成果发表在《Nano Letters》(DOI:10.1021/acs.nanolett.5b01698)上。

2015年10月，朱嘉教授课题组与合作者利用纳米技术有效实现硅的提纯，研究成果发表在《美国科学院院刊》(Proc. Natl. Acad. Sci., Doi:10.1073/pnas.1513012112)上;研究人员创新性的将纳米技术引入到硅纯化工艺当中，以工业粗硅(硅含量84%)为原材料，高能球磨制备110nm 左右的硅颗粒，酸洗等一系列步骤后得纯度高于99.999%的硅纳米颗粒。相比于传统的硅提纯工业，避免了高温高压以及对HCI和H2的大量消耗，同时通过该技术得到的高纯度硅为直径在80nm 左右的颗粒，有着更广泛的用途，纯化后得到的硅纳米颗粒作为负极材料时获得了很好的循环及倍率性能。整个过程低能耗低污染，为生产太阳能级硅提供了新思路，并且也为进一步降低太阳能发电的成本打下了坚实的基础。

2015年11月，朱嘉教授课题组在硅纯化领域进一步取得进展，同时实现对低纯硅源的纯化和多孔化，并成功应用在能源存储领域，该研究成果发表在《Nano Letters》(DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03932)上;研究人员着眼于低纯度硅源，通过球磨和金属辅助化学刻蚀的方法，将微米级颗粒暴露在酸性溶液中，化学刻蚀能够将低纯度硅中的杂质去除，将硅纯度从83.4%提升到99.4%，同时化学刻蚀将微米级硅颗粒变成多孔状。这些被纯化且多孔化的硅颗粒，运用在锂离子电池的负极方面，能够缓解其在嵌锂时发生的体积膨胀，获得了很好的循环及倍率性能。整个过程简便且大大降低了成本，为大规模生产硅颗粒，制备硅负极提供了新思路，并且也为硅在光伏，热电领域的制备合成提供了新方法。

2016年1月，朱嘉教授课题组在有机-无机杂化型钙钛矿纳米线制备及其光电器件应用的研究中取得进展，有关成果发表在《Nano Letters》(2016, 16, 871-876)上;研究人员利用不良溶剂和良溶剂的混合溶液，再加上简单的旋涂操作，可以将易于制备的钙钛矿薄膜转变为钙钛矿纳米线。通过调节不良溶剂与良溶剂的比例和匀胶机的转速，还可对纳米线直径大小以及尺寸分布进行良好的控制。由此形成的纳米线可以进一步应用在柔性的光电子器件上，显示出良好的机械稳定性。该方法简单易行，可以与传统薄膜方法直接嫁接，从而实现大规模的纳米线生产，也为其他材料纳米线的制备提供了新思路。

2016年4月，朱嘉教授课题组在宽带、高效金属吸收体及其光热转换方面取得重要进展，相关研究成果发表于《Science Advances》(2, e1501227, 2016)上。研究人员创新性地将氧化铝多孔模板与金属纳米颗粒自组装技术相结合，设计并制备了世界上最黑的超宽带、高效金属吸收体-在400nm–1 0 mm波段达到99%的光吸收效率，超过目前有文献报道的所有的金属光吸收体材料，可以与之前广泛认为的最黑体-碳纳米管阵列媲美，这对高效率太阳能光热、光电、光催化等诸多应用产生重要的意义。

2016年4月，朱嘉教授课题组在高效太阳能海水淡化方面取得重要进展，相关研究成果发表于《Nature Photonics》(DOI: 10.1038/NPHOTON.2016.75)上，该研究首次利用等离激元增强效应实现了高效太阳能海水淡化(能量传递效率~90%，淡化前后盐度降低4个数量级)，这对高效率太阳能海水淡化技术的实用化将产生重要的意义。

2016年9月，朱嘉教授课题组在低纯硅领域取得进展，实现了以低纯硅为原材料制备纳米级多孔硅颗粒，并成功地应用在锂离子电池负极，该研究成果发表于《Nano Letters》(DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03567)上。研究人员通过球磨，退火(歧化反应)和酸处理的工艺，最终得到多孔硅颗粒，并且通过控制实验条件，能够精确调控多孔硅的孔隙率(从17%到70%)，多孔化硅颗粒运用在锂离子电池的负极，能够缓解其在嵌锂时发生体积膨胀，具有很好的循环及倍率性能。整个过程简便且大大降低了成本，为大规模生产硅颗粒，制备硅负极提供了新思路，且为硅在光伏，热电领域的制备合成提供了新方法。

朱嘉
原图链接 图片来源360搜索   朱嘉教授

2016年10月，朱嘉教授课题组在锂基负极合成制备的研究中取得进展，该研究成果在线发表在《Advanced Materials》(DOI: 10.1002/adma.201603755)上;研究人员首次着眼于常见的聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)，通过简单的不同转速旋涂工艺控制膜厚及不同浓度酸处理控制孔洞大小分布，制备出多孔的PDMS 膜来保护锂电极，抑制了循环中枝晶锂的生长，极大地稳定了循环效率，提高了循环寿命;此外由于PDMS的化学惰性，其与目前研发出的各种电解液具有极好的兼容性;从原料到合成工艺具有极高的成本优势，为规模化制备生产提供了新的方向。

2016年11月，朱嘉教授研究组在太阳能光热转换方面取得新进展，相关研究成果分别发表在《Proc. Natl. Acad. Sci.》 (DOI:10.1073/pnas.1613031113)和 《Advanced materials》 (DOI:10.1002/adma.201604031) 上;①发表在PNAS的工作，选用氧化石墨烯薄膜作为吸收体，在结构上充分利用二维材料层间热导率低的特性，同时使吸收体和水体间接接触，通过二维水传输通道同时达到有效水供应与极低的热传导损耗，从而在无需外界聚焦条件下，获得了~80%的光-蒸汽转换效率。同时氧化石墨烯薄膜可折叠，为便携式、高效、低成本的太阳能海水淡化技术的发展迈进一步;②发表在Adv. Mater.的工作，则选用基于还原氧化石墨烯的气凝胶，通过加入碳纳米管与海藻酸钠来调控光学吸收与亲水性，气凝胶因其极低的热导率可以有效压制吸收体的热传导损失，最终在无需聚焦条件下，同样能获得~80%的光-蒸汽转换效率。

主要贡献

朱嘉教授从事纳米材料在能源转换与存储的研究。近年来，已在Nature Nanotechnology, Nature Materials, Nano Letters，Advanced Energy Materials, Advanced Materials等权威学术期刊发表论文20余篇，被SCI引用1000余次。3篇论文被选为Nature Nanotechnology, Nano Letters, Advanced Energy Materials等杂志的内/外封面。出版英文书籍一章，申请美国专利4项。部分研究成果被Nature Nanotechnology杂志、MIT Technology Review杂志、New Scientist等国际科学媒体广泛报道，在国际产生广泛的影响，受邀在政府，国际会议及世界著名学府做过30多场专题报告，同时是20多个国际学术期刊的特约审稿人。

荣誉奖励

科技部"青年973"首席科学家、江苏省"六大高峰人才"。

美国化学学会无机化学青年科学家奖、美国材料学会研究生金奖、中国政府优秀留学生奖。

中国侨界贡献奖创新人才奖 (2016)、江苏省"双创英才" (2016)。

2016年8月，入选美国《麻省理工学院技术评论》第十六届全球35岁以下创新者榜单。

2017年1月，获2016年度杜邦"青年教授奖"(2016 Class of DuPont Young Professors)。

2018年5月，获陈嘉庚青年科学奖技术科学奖。

2019年8月，入选国家杰出青年科学基金建议资助项目申请人名单。

2020年9月，获得第二届科学探索奖。