“表界面電化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”是在前期校級(jí)“再生資源化工新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”和“桂林理工大學(xué)-華盛頓大學(xué)(UW)納米及能源新材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”的基礎(chǔ)上組建而成。
近年來(lái)，本實(shí)驗(yàn)室圍繞國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要?jiǎng)?chuàng)新驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展和廣西“工業(yè)強(qiáng)桂”、“綠色發(fā)展”等戰(zhàn)略導(dǎo)向，本著“自主創(chuàng)新、重點(diǎn)發(fā)展、服務(wù)廣西經(jīng)濟(jì)”的方針，針對(duì)廣西可再生能源、新能源汽車(chē)、電子信息、及有色金屬資源等領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)需求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室自身的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)，圍繞表界面電化學(xué)中的核心科學(xué)問(wèn)題，開(kāi)展面向應(yīng)用的基礎(chǔ)科學(xué)研究工作，強(qiáng)化原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，促進(jìn)我區(qū)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
1.科學(xué)內(nèi)容（該實(shí)驗(yàn)室擬解決的主要科學(xué)問(wèn)題）
表界面電化學(xué)是研究物質(zhì)界面物理、化學(xué)作用和能量傳遞、轉(zhuǎn)換的交叉學(xué)科，是解決能源、材料、環(huán)境、信息以及生命健康等國(guó)家重大需求的科學(xué)基礎(chǔ)。表界面電化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要圍繞無(wú)機(jī)/有機(jī)半導(dǎo)體材料的表面光/電催化反應(yīng)機(jī)理、水分解制氫、載流子分離與能量輸運(yùn)效率等開(kāi)展基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究；電極活性材料表界面組成與結(jié)構(gòu)退化、電解液副反應(yīng)、熱穩(wěn)定性及能量轉(zhuǎn)化效率；鋁鎂金屬及其合金、鋼鐵等的表面化學(xué)穩(wěn)定性與功能化應(yīng)用開(kāi)展腐蝕與防護(hù)、耐磨與潤(rùn)滑以及電容特性，為廣西可再生能源、新能源汽車(chē)、電子信息、港口建設(shè)及有色金屬資源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論與技術(shù)支撐。
2.教育貢獻(xiàn)（高校學(xué)科建設(shè)、專(zhuān)業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)等方面的貢獻(xiàn)）
為深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記對(duì)廣西教育和科技工作系列重要指示精神，助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，針對(duì)廣西在特色金屬資源、汽車(chē)工業(yè)、冶金及新能源、新材料等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵重大技術(shù)需求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期以來(lái)在表界面科學(xué)研究領(lǐng)域形成的特色和優(yōu)勢(shì)，組建“表界面電化學(xué)”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，這有利于強(qiáng)化化學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)研究，優(yōu)化產(chǎn)教融合體制機(jī)制，支撐我校新能源動(dòng)力電池現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院培育建設(shè)，大力促進(jìn)高校與產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系，提高學(xué)科建設(shè)、專(zhuān)業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)與社會(huì)的契合度，為培養(yǎng)國(guó)家和“泛珠三角”地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展所急需的高素質(zhì)創(chuàng)新人才提供良好的支撐平臺(tái)。
在學(xué)科建設(shè)方面，本實(shí)驗(yàn)室兼顧應(yīng)用基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究，在積極承擔(dān)國(guó)家和自治區(qū)基礎(chǔ)研究課題的同時(shí)，面向自治區(qū)重大戰(zhàn)略需求，承擔(dān)新能源開(kāi)發(fā)與有效利用、節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等戰(zhàn)略關(guān)鍵技術(shù)研究課題，力爭(zhēng)短期內(nèi)形成在國(guó)內(nèi)具有學(xué)術(shù)影響力的研究團(tuán)隊(duì)，為化學(xué)一流學(xué)科及博士點(diǎn)建設(shè)提供有力支撐。目前，已支撐我校獲批了廣西區(qū)“應(yīng)用化學(xué)”重點(diǎn)學(xué)科。
在專(zhuān)業(yè)建設(shè)方面，本實(shí)驗(yàn)室的三個(gè)特色方向瞄準(zhǔn)當(dāng)今乃至未來(lái)新能源領(lǐng)域的關(guān)鍵核心科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，注重學(xué)科交叉創(chuàng)新，與當(dāng)今主流的新能源產(chǎn)業(yè)具有極其緊密的關(guān)聯(lián)，可切實(shí)加快產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈雙鏈融合，完整體現(xiàn)了“新工科”建設(shè)的基本內(nèi)涵。因此，建設(shè)本實(shí)驗(yàn)室有助于優(yōu)化高等教育布局結(jié)構(gòu)，對(duì)能源化學(xué)工程等相關(guān)新工科專(zhuān)業(yè)具有極其顯著的促進(jìn)作用，建成鮮明的專(zhuān)業(yè)特色，是我區(qū)高校專(zhuān)業(yè)群建設(shè)規(guī)劃的重要拼圖。目前，本實(shí)驗(yàn)室已支撐我校獲批“應(yīng)用化學(xué)”和“化學(xué)工程與工藝”國(guó)家級(jí)一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)。
在人才培養(yǎng)方面，本實(shí)驗(yàn)室的特色就是多學(xué)科交叉的關(guān)鍵切入點(diǎn)——表面電化學(xué)和界面材料工程，因此建設(shè)本實(shí)驗(yàn)室能有效促進(jìn)廣西在化學(xué)、化工、能源、材料等相關(guān)領(lǐng)域形成比較完整的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)體系，都有助于深化高水平人才跨學(xué)科交叉培養(yǎng)，構(gòu)筑開(kāi)放融合的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)平臺(tái)，推進(jìn)人才培養(yǎng)模式改革，提升創(chuàng)新和實(shí)踐能力，從而為廣西產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、教育、社會(huì)創(chuàng)新發(fā)展提供人才支撐。近五年在本實(shí)驗(yàn)室特色方向已經(jīng)畢業(yè)了本科生400余人，研究生60余人。歷年來(lái)涌現(xiàn)出了國(guó)家杰出青年基金獲得者武漢理工大學(xué)教授麥立強(qiáng)、國(guó)家杰出青年基金獲得者華南理工大學(xué)教授張勤遠(yuǎn)、中恒集團(tuán)梧州制藥董事長(zhǎng)焦明、上海藥明康德副總裁孫洪業(yè)等多名杰出校友，在國(guó)計(jì)民生的關(guān)鍵行業(yè)中做出較顯著貢獻(xiàn)。
3.國(guó)家和地方發(fā)展的支撐（對(duì)國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的作用）
(1）廣西高校現(xiàn)有物理、化學(xué)、生物、能源、材料、電子信息、醫(yī)藥等重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，涉及的研究學(xué)科領(lǐng)域不能滿(mǎn)足廣西在能源、化工和材料等領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù)需求。本實(shí)驗(yàn)室圍繞表界面電化學(xué)開(kāi)展基礎(chǔ)性研究，能夠促進(jìn)廣西在可再生能源轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存和金屬材料表面功能化等方向形成比較完整的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)體系，為廣西產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展提供理論支撐。
(2）針對(duì)廣西“14+10”千億元產(chǎn)業(yè)發(fā)展在有色金屬資源、新能源和新材料等方面的重要課題和關(guān)鍵技術(shù)需求，開(kāi)展表界面電化學(xué)研究，為解決國(guó)家和廣西面臨的能源緊缺、環(huán)境污染、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供可靠的技術(shù)支撐。
(3）通過(guò)建設(shè)，使實(shí)驗(yàn)室在平臺(tái)手段、科研團(tuán)隊(duì)、人才培養(yǎng)、校企協(xié)同創(chuàng)新、管理機(jī)制等方面形成集成優(yōu)勢(shì)，為廣西“百億強(qiáng)企、千億跨越、大企業(yè)、大集團(tuán)”工業(yè)強(qiáng)桂戰(zhàn)略提供持續(xù)的動(dòng)力和高水平人才保障。
4.國(guó)內(nèi)外該學(xué)科（領(lǐng)域）最新進(jìn)展，發(fā)展趨勢(shì)、應(yīng)用前景
“表界面化學(xué)”的主要研究?jī)?nèi)容包括表界面結(jié)構(gòu)與表界面反應(yīng)，表界面電子性質(zhì), 原子/分子與界面的相互作用，以及發(fā)生在表界面的分子間相互作用、離子遷移、電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞等。該學(xué)科的主要研究任務(wù)是瞄準(zhǔn)與復(fù)雜體系表界面密切相關(guān)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，從分子、原子和電子層次深入理解表界面物理化學(xué)的本質(zhì)，建立結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，理性設(shè)計(jì)具有特定功能的結(jié)構(gòu)和催化與表界面體系。
“表界面電化學(xué)”是電場(chǎng)下的表界面化學(xué)，主要關(guān)注電極/電解質(zhì)界面研究，主要涉及固/液、固/固和氣/液/固三相界面，界面條件相對(duì)復(fù)雜，需要建立和發(fā)展在分子水平上檢測(cè)電化學(xué)界面反應(yīng)過(guò)程的原位譜學(xué)方法。結(jié)合統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子力學(xué)，電化學(xué)基礎(chǔ)研究正向微觀結(jié)構(gòu)和分子/原子層次深入，更加注重電化學(xué)界面的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和電化學(xué)過(guò)程的單分子事件。研究?jī)?nèi)容聚焦到“電極表界面”這一核心概念；研究體系從簡(jiǎn)單模型到復(fù)雜真實(shí)體系；研究過(guò)程從靜態(tài)、穩(wěn)態(tài)和平衡態(tài)到動(dòng)態(tài)、瞬態(tài)和非平衡態(tài)；研究深入到納米/團(tuán)簇和分子/原子的微觀尺度及飛秒/阿秒的超快過(guò)程；理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合更加緊密，學(xué)科交叉融合特征更加明顯。
現(xiàn)代表界面電化學(xué)體系中，電化學(xué)界面發(fā)生了很大變化，電解質(zhì)更多的是全固態(tài)和半固態(tài)，而非傳統(tǒng)的液態(tài)。這些新型界面的微觀結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)演化規(guī)律以及構(gòu)效關(guān)系，均未被深入認(rèn)識(shí)。這是現(xiàn)代電化學(xué)研究面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。近年來(lái)，儀器方法(例如同步輻射光源和電鏡技術(shù))和理論計(jì)算(第一性原理計(jì)算、多尺度模擬、機(jī)器學(xué)習(xí)等)發(fā)展迅速，表界面電化學(xué)研究前沿越來(lái)越多地聚焦于原位條件下從分子層面對(duì)電化學(xué)界面的深入剖析，揭示其構(gòu)效關(guān)系，特別是工況條件下的電化學(xué)過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)提出新概念和發(fā)展新方法和新理論，與不同學(xué)科交叉融合，使電化學(xué)理論框架和知識(shí)體系逐步統(tǒng)一和完善，進(jìn)而推動(dòng)電化學(xué)技術(shù)創(chuàng)新。
除了能源電化學(xué)(包括鋰離子電池、燃料電池、水電解、超級(jí)電容器等)，近年來(lái)電化學(xué)合成與物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到迅猛發(fā)展，電化學(xué)方法與有機(jī)合成的結(jié)合產(chǎn)生了一系列新穎的合成路線和獨(dú)特的反應(yīng)選擇性；電化學(xué)CO2還原轉(zhuǎn)化成為研究熱點(diǎn)，將有力助推我國(guó)“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
表界面電化學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的另一個(gè)特點(diǎn)是，基礎(chǔ)前沿探索研究和創(chuàng)新技術(shù)開(kāi)發(fā)的同步開(kāi)展，使基礎(chǔ)與應(yīng)用、科學(xué)與工業(yè)的聯(lián)系更加緊密，為解決行業(yè)中的卡脖子問(wèn)題提供科學(xué)與技術(shù)支撐。新時(shí)代表界面電化學(xué)研究秉承“綠色碳科學(xué)”理念，優(yōu)先開(kāi)展能源、界面制造和界面功能材料的基礎(chǔ)性研究，注重新能源的探索和環(huán)境保護(hù)，加強(qiáng)可再生資源及二氧化碳資源化高效利用；注重量子信息材料與芯片制造過(guò)程的表面化學(xué)基礎(chǔ)研究。促進(jìn)從基礎(chǔ)到應(yīng)用的貫通式研究，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)以及國(guó)家戰(zhàn)略技術(shù)儲(chǔ)備和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
