孙世刚（物理化学与电化学）院士｜全球高能表面电催化材料创制与谱学电化学的开拓者#

1. 研究方向#

孙世刚院士长期致力于电催化、表界面科学、谱学电化学以及能源电化学基础和应用基础研究。他聚焦于攻克在电化学界面反应中多相催化效率低下、催化剂活性表面结晶难以控制、小分子电氧化反应路径复杂等物理化学重大瓶颈问题。他围绕“催化剂表面结构效应与电氧化/电还原动力学”这一核心主线，深入开展了高能表面/高指数晶面金属纳米晶的可控合成与结构调控，系统创制了基于红外光谱和时间分辨原位表征手段的谱学电化学分析体系，并将其拓展应用于高性能质子交换膜燃料电池（$\text{PEMFC}$）催化剂及锂硫、锂氧等多相电池界面演化机制的解析中，打通了从微观电化学界面分子构型控制到规模化绿色能源材料转化的科学链路。

2. 标志性成果#

• 高能量表面高指数晶面金属纳米晶的创制与结构效应规律（突破电催化活性瓶颈）：在多相电催化中，高能表面（如高指数晶面）由于具有高密度的原子台阶、空位和扭折，能表现出远超低指数晶面的催化活性，但因其在热力学上极度不稳定，长久以来学术界普遍认为无法通过湿化学法合成出高稳定、大面积高指数晶面的金属纳米晶。在 $2007$ 年，孙世刚课题组在 Science 上发表了里程碑式的成果，利用独特的电化学制备技术（方波电位法），首次在国际上合成了具有 $\{730\}$、$\{210\}$、$\{520\}$ 等高指数晶面、呈二十四面体（$\text{Tetrahexahedral, THH}$）形貌的高性能铂（$\text{Pt}$）纳米晶体。该高能晶面铂催化剂在甲酸、乙醇等绿色小分子电氧化反应中表现出比商业铂黑催化剂高出高达 $2\text{ - }4$ 倍的电催化活性和极其出色的水热稳定性，改写了国际电化学和纳米晶生长关于“高能表面无法在稳定态大面积存续”的固有认知。该项奠基性工作“金属纳米晶体结构效应及电催化性能”荣获了 $2013$ 年度国家自然科学奖二等奖（第一完成人）。

• 电化学界面分子吸附和原位红外反射光谱方法学（构建原位谱学探测底座）：为在原子和分子水平上实时探测电化学反应的动态历程、解决传统电化学测试方法仅能获取宏观热力学参数而缺失微观反应机制的缺陷，孙世刚课题组系统发展了原位红外反射光谱方法学，包括快速步进扫描时间分辨原位红外反射光谱、高灵敏度调制反射谱等。他系统揭示了一碳到三碳（$C_1\text{-}C_3$）小分子酒精和酸类化合物在铂、钯、金等单晶电极表面吸附及脱氢、断碳-碳（$C\text{-}C$）键氧化的动态化学平衡，在量子层面上绘制并定量测定了特定中间物种的覆盖度与能级分布，主编出版了该领域的首部英文经典专著，成为全球原位光谱电化学研究不可或缺的底层实践范式。

• 锂硫电池高浓度多硫化锂界面层的形成与演化机制破译（$2026$ 年最新颠覆性工作）：在全固态与高能锂硫电池中，多硫化物的严重溶出与穿梭效应一直是限制其高安全、高容量稳定循环的核心难题。在 $2026$ 年 $6$ 月，孙世刚院士与厦门大学廖洪钢教授团队、华中科技大学黄云辉教授团队等跨学科协同攻关，在《自然》（Nature）杂志发表了突破性成果。他们利用自主研发并集成的原位液相透射电子显微镜（$\text{in-situ liquid-cell TEM}$）以及多尺度物理化学测试手段，首次在真实的充放电原位环境中观察并阐明了高浓度多硫化锂（$\text{LiPS}$）固液混合界面层的形成动力学与空间演化规律，为通过界面电解液调控和膜材料改性来阻断电池穿梭效应提供了系统的微观物理化学理论支撑。

3. 学术地位与影响#

孙世刚院士是全球电化学、表面物理化学与纳米催化材料领域的顶级领军科学家，也是我国推动绿色能源电化学转型和表界面机制研究的核心功臣。他至今在包括 Science、Nature、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed. 等国际顶级旗舰期刊上发表学术论文 $600$ 余篇，论文被他人引用超过 $3 \times 10^4$ 次， $H\text{-index}$ 达 $91$。他自 $2014$ 年起连续入选全球“高被引科学家（Highly Cited Researchers）”目录。他曾荣获国际电化学会“布莱恩·康威物理电化学奖章”（$2010$ 年，全球每两年仅评选一人）、中法化学讲座奖（$2015$ 年）及中国电化学贡献奖，奠定了中国学者在世界高指数晶面电催化和谱学电化学科学历史进程中的绝对话语权与前沿引领力。

1. 教育背景#

• $1978.03 - 1982.02$：厦门大学化学系，电化学专业，本科毕业获理学学士学位（七七级高考学生）

• $1982.07 - 1986.09$：法国巴黎居里大学（巴黎第六大学/现索邦大学）化学系，物理化学专业，研究生毕业获法国国家博士学位（受教于欧洲顶尖表面电化学家）

2. 工作履历#

• $1986.09 - 1987.10$：法国科学研究中心（$\text{CNRS}$）界面电化学研究所，博士后研究员

• $1987.12 - 1989.11$：厦门大学物理化学博士后科研流动站，博士后研究人员（回国开展博士后工作的第一批中坚力量）

• $1988.12 - 1991.11$：厦门大学化学系，副教授

• $1991.12 - 至今$：厦门大学化学化工学院，教授、博士生导师、闽江学者特聘教授、南强讲席教授

• $1997.03 - 2005.12$：固体表面物理化学国家重点实验室（厦门大学），副主任、主任

• $2002.12 - 2013.12$：厦门大学，校长助理、副校长、学术委员会副主任

• $2013.12 - 至今$：固体表面物理化学国家重点实验室学术委员会主任、国家重大科研仪器设备研制专项“基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置”负责人。

1. 国家级与省部级科技奖项#

• 国家级科技奖项：

  • 国家自然科学奖二等奖（$2013$ 年度，第一完成人，获奖项目：“金属纳米晶体结构效应及电催化性能”）

• 省部级科技最高奖：

  • 教育部自然科学奖一等奖（$2008$ 年度，第一完成人，获奖项目：“金属纳米晶体结构效应和光谱电化学的研究”）

2. 国际与行业重大奖项#

• 国际前沿大奖：

  • 获国际电化学会“布莱恩·康威物理电化学奖章”（$\text{Brian Conway Prize for Physical Electrochemistry}$，$2010$ 年度，表彰其在单晶电极表面过程及谱学电化学中的突破）

  • 获法国化学会-中国化学会“中法化学讲座奖”（$2015$ 年度，表彰其对中法化学界交流及双边学术合作的卓越贡献）

• 行业学术大奖：

  • 荣获中国化学会电化学委员会第一届“中国电化学贡献奖”（$2009$ 年度，电化学界国内个人最高学术大奖）

3. 其他重要荣誉#

• $1995$ 年：荣获国家杰出青年科学基金资助

• $2010$ 年：荣获“全国先进工作者”称号

• $2010$ 年：荣获“全国优秀博士学位论文指导教师”称号

• $2015$ 年：荣获“全国模范教师”称号

• $2015$ 年：荣获“全国优秀科技工作者”称号

• 双国最高学术会士：

  • 当选国际电化学会会士（$\text{ISE Fellow}$，$2017$ 年度）

  • 当选英国皇家化学会会士（$\text{FRSC}$，$2015$ 年度）

  • 当选中国化学会首批会士（$\text{FCCS}$）

1. 学术期刊任职#

• 执行及副主编职务：

  • 长期担任国际电化学界顶级期刊《电化学学报》（Electrochimica Acta）副主编

  • 长期担任《电化学》杂志主编

  • 担任《物理化学学报》、《光谱学与光谱分析》、《化学学报》副主编

• 学术顾问与编委：

  • 担任 Journal of Electroanalytical Chemistry、ACS Energy Letters、National Science Review（《国家科学评论》）等期刊的顾问委员会成员、常务学术顾问或编委。

2. 重要社会与学术兼职#

• 国家级及校内重点创新平台：

  • 固体表面物理化学国家重点实验室学术委员会主任、国家自然科学基金委“界面电化学”创新研究群体学术带头人

  • 厦门大学学术委员会副主任、厦门大学化学化工学院学术顾问

• 国家部委级学术决策机构：

  • 教育部科学技术委员会化学化工学部常务副主任、教育部科学技术委员会学风建设委员会委员

  • 国家重大基础研究计划（$973$ 计划）能源科学领域专家咨询组成员

• 重要学术团体：

  • 中国化学会常务理事、副理事长（前）

  • 中国微米纳米技术学会常务理事