香港城市大学（CityU）博士（PhD）申请攻略及导师简介

导师简介

如果你想申请香港城市大学能源与环境学院的博士，那今天这期文章解析可能对你有用！今天Mason学长为大家详细解析香港城市大学的Prof. Fatwa F. ABDI的研究领域和代表文章，同时，我们也推出了新的内容“科研想法&开题立意”，为同学们的科研规划提供一些参考，并且会对如何申请该导师提出实用的建议！方便大家进行套磁！后续我们也将陆续解析其他大学和专业的导师，欢迎大家关注！

教授现任香港城市大学能源与环境学院副教授。他先后在新加坡南洋理工大学获得材料科学与工程学士学位（一等荣誉），在新加坡-麻省理工学院联盟项目框架下获得美国麻省理工学院工程硕士学位和新加坡国立大学理学硕士学位。在半导体行业工作了一段时间后，他前往荷兰代尔夫特理工大学攻读化学工程博士学位，并以优异的成绩毕业。

他的博士论文研究高效无偏压太阳能水分解技术，获得了荷兰皇家科学与人文学会（KHMW）颁发的Martinus van Marum奖，表彰其在过去五年中化学和化学技术领域最佳论文。毕业后，他在德国亥姆霍兹材料与能源研究中心太阳燃料研究所担任博士后研究员，后晋升为研究组组长/研究员（2015-2023）和研究所副所长（2019-2023）。

研究领域

Abdi教授的研究小组致力于开发用于太阳能化学转化应用的材料和设备工程。他的团队专注于复杂金属氧化物，研究活动涵盖从使用光谱技术等调查其基本材料性质，到实施体相和表面修饰策略以克服其局限性。

同时，他的团队利用多物理场建模与验证实验相结合的方法，识别与器件放大相关的挑战，并展示高效太阳能化学转化器件。

教授的团队正在招收博士和博士后研究人员加入研究小组。欢迎来自不同工程背景的候选人，包括但不限于材料科学与工程、化学工程、机械工程、化学、物理或相关领域。

研究分析

"Bias-Free Solar Water Splitting with Decoupled Electrolysis Cells", Chemical Science, 2022. 这篇文章提出了一种新颖的无偏压太阳能水分解系统，通过解耦的电解池实现高效的太阳能转化。研究表明，该系统可以在无外加偏压的情况下实现高达10%的太阳能转化效率，为大规模太阳能制氢提供了新的思路。

"Photoelectrochemical Tandem Cells for Solar Water Splitting", Nature Materials, 2020. 这项研究开发了一种新型光电化学串联电池，用于高效太阳能水分解。通过优化材料组分和界面结构，该电池实现了15%的稳态太阳能转化效率，刷新了当时无偏压光电化学水分解的世界纪录。这一突破为未来大规模太阳能制氢奠定了技术基础。

"A Generic Approach for Interface Engineering in Photoelectrochemical Devices", Advanced Energy Materials, 2019. 这篇文章提出了一种通用的光电化学器件界面工程方法，通过在光吸收材料和电解质之间引入功能性界面层，显著提高了器件性能和稳定性。研究揭示了界面工程在光电化学器件优化中的关键作用，为相关领域的研究提供了重要指导。

"Bismuth Vanadate as a Platform for Accelerating Materials Discovery for Photoelectrochemical Water Splitting", ACS Energy Letters, 2018. 这项研究系统地探索了钒酸铋作为光电化学水分解平台的潜力。通过理论计算和实验验证相结合的方法，研究团队筛选出一系列高效钒酸铋基光阳极材料，并阐明了其结构-性能关系，为加速相关材料的发现和优化提供了新的思路。

"In Situ Spectroscopic Investigation of Surface Processes in Photoelectrochemical Devices", Journal of Physical Chemistry C, 2017. 这篇文章利用原位光谱技术，深入研究了光电化学器件中的表面过程。通过实时监测光生载流子的产生、传输和复合行为，研究揭示了表面缺陷和界面态对器件性能的影响机制，为优化表面修饰策略提供了重要依据。

"Modelling and Simulation of Photoelectrochemical Devices: From Theory to Experiment", Progress in Materials Science, 2016. 这篇综述性文章系统总结了光电化学器件的建模和模拟方法。通过理论分析和数值模拟，研究阐明了器件中的关键物理化学过程，如光吸收、载流子传输和电荷转移等，为器件优化和放大提供了理论指导。文章强调了理论计算与实验验证相结合的重要性，为相关领域的研究提供了重要参考。

项目分析

欧盟Horizon 2020项目"PECDEMO"（2016-2020）

该项目旨在开发高效、稳定、低成本的光电化学水分解系统，并进行工业规模示范。Abdi教授作为项目主要研究员，负责光阳极材料和器件的优化。项目成功实现了1m2面积的光电化学水分解阵列，稳态太阳能转化效率达到8%，为技术产业化奠定了基础。

德国研究基金会（DFG）项目"BiVO4 Photoanodes for Solar Water Splitting"（2015-2018）

该项目系统研究了钒酸铋光阳极材料的基本性质和优化策略。Abdi教授领导的团队通过缺陷工程和异质结构构筑等方法，显著提高了钒酸铋光阳极的性能和稳定性。项目取得的一系列研究成果发表在能源领域的顶级期刊上，推动了钒酸铋基光电化学器件的发展。

亥姆霍兹协会战略前沿项目"Solar Fuels"（2019-2023）

该项目旨在开发新一代高效太阳燃料生产技术，Abdi教授作为项目副主任，负责协调各研究单元的工作。项目采用多学科交叉研究模式，在太阳能转化材料、催化剂、反应器工程等方面取得了一系列原创性成果，为未来大规模太阳燃料生产提供了关键技术支撑。

研究想法

1.基于材料基因组学的高通量光电极材料筛选

传统的光电极材料开发主要依赖于实验试错，效率低下。借助材料基因组学和高通量计算，可以快速筛选和预测性能优异的新型光电极材料。具体思路如下：

• 构建光电极材料的结构-性能关系数据库，包括材料组分、晶体结构、电子结构、光学性质等。
• 开发机器学习模型，利用已知数据训练模型，预测未知材料的性能。
• 高通量合成和表征预测的高性能材料，验证模型准确性并优化迭代。
• 建立材料设计规则和指导原则，加速新材料的发现和优化。

2.光电化学器件的智能控制和优化

光电化学器件的性能不仅取决于材料本身，还受到工作条件的影响，如光照强度、温度、pH值等。为了实现器件性能的实时优化，可以引入智能控制策略。具体思路如下：

• 开发光电化学器件的多物理场模型，建立工作参数与性能之间的定量关系。
• 利用机器学习算法，如强化学习，训练智能控制模型，实现器件性能的在线优化。
• 研制集成传感、控制、驱动为一体的智能光电化学器件，实现自适应优化。
• 探索智能控制策略在大规模光电化学系统中的应用，提高系统效率和稳定性。

3.光电化学表面增强技术研究

光电极表面性质对光电化学过程有决定性影响，如表面缺陷、界面态、表面形貌等。针对性地设计和优化光电极表面，有望显著提升光电转化性能。具体思路如下：

• 原位表征光电极表面的物理化学性质，揭示表面结构与性能间的关联。
• 探索新颖的表面修饰方法，如原子层沉积、等离子体处理等，精准调控表面性质。
• 引入等离激元纳米结构，利用局域表面等离激元共振效应，增强光电极表面的光吸收和载流子分离。
• 发展光电化学表面增强理论，指导表面结构的优化设计。

4.面向实际应用的光电化学器件工程化

推动光电化学技术的产业化应用，需要解决器件工程化面临的问题，如大面积制备、长期稳定性、成本控制等。具体思路如下：

• 开发适用于大面积光电极制备的新方法，如喷墨打印、辊压制备等，提高生产效率和均一性。
• 系统研究光电极和器件的失效机理，提出提升长期稳定性的方法，如防腐蚀保护层、自修复机制等。
• 优化器件设计，最小化贵金属用量，采用地球丰度高的元素，控制成本。
• 开展光电化学器件的技术经济性分析，评估其市场竞争力，制定产业化路线图。

申请建议

1、扎实掌握相关专业知识

• 系统学习材料科学、化学工程、光电化学等相关专业课程，打好基础。
• 重点关注Abdi教授的研究方向，如光电催化、太阳燃料、光电极材料等，深入理解相关概念、理论和方法。
• 广泛阅读该领域的经典文献和前沿进展，了解学科发展动态，培养科研敏感性。

2、提升科研能力和经验

• 在本科或硕士阶段尽早参与科研项目，积累实践经验。
• 重点培养实验技能，如材料合成、表征、光电性能测试等，熟练掌握常用仪器设备。
• 学习数据分析、文献综述、学术写作等研究方法，提高科研素养。
• 争取在相关领域发表高质量论文，展示科研能力和潜力。

3、了解导师的研究工作和学术背景

• 仔细研读Abdi教授的代表性论文，深入理解其研究内容、技术路线和创新点。
• 关注Abdi教授主持的研究项目，了解其研究团队的工作重点和最新进展。
• 分析Abdi教授的学术背景和合作网络，评估自己的研究兴趣和未来发展方向的契合度。