职称： 长聘副教授A(特别研究员)，博导
联系电话： 010-68912632
学系： 计算物理系
E-mail： weiguo7@bit.edu.cn
通讯地址： 北京海淀区中关村南大街5号 北京理工大学物理学院 邮编 100081

主要从事凝聚态材料计算和表面物理化学领域研究。针对纳米颗粒表面复杂微结构和催化反应活性之间构效关系难以确定的问题，发展了密度泛函理论和动力学蒙特卡洛以及微观动力学模拟相结合的多尺度模拟框架，研究了氨气分解、一氧化氮分解等反应中催化材料结构和组成的优化与筛选，提出了设计双金属纳米颗粒的新策略。在高能量密度材料设计和模拟领域，预测了若干高能量密度、高硬度的新型含能聚合物。

2002/9 - 2007/8，中国科学院物理研究所，凝聚态物理，理学博士， 导师：高鸿钧院士
1998/9 - 2002/7，中国科技大学，理论物理，理学学士

2017/1 - 至今， 北京理工大学，物理学院，特别研究员
2015/3 - 2016/12， 北京理工大学，物理学院，副研究员
2014/11 - 2015/2, 中国科学院物理研究所, 纳米与器件物理实验室，访问学者
2011/10 - 2014/10，美国特拉华大学，化学与分子生物工程系（Dion G. Vlachos 研究组），博士后研究员
2008/10 - 2011/4， 丹麦技术大学，物理系，原子结构设计中心 （Jens K. Norskov 课题组），博士后
2007/8 - 2008/9，德国马普学会柏林Fritz-Haber研究所（Matthias Scheffler 课题组），博士后

在Nature Chem.、Nature Commun.、Phys. Rev. Lett.、ACS Catal.、PRB、JPC系列、PCCP等期刊上发表论文共70余篇，h-index为22 （截止2022年）。在包括美国化学工程师协会年会、美国工业与应用数学学会、China Nano等国际重要学术会议上作报告5次，担任多个国内外期刊的审稿人。主持自然科学基金2项，北理工全链条科技创新专项1项，参与科技部重大专项1项。
发表论文详见谷歌学术：
https://scholar.google.com/citations?user=nNe4aLAAAAAJ&hl=en
http://www.researcherid.com/rid/N-7524-2015
代表性成果有：
（1）发展了一套第一性原理计算结合动力学蒙特卡洛的多尺度的方法，实现了复杂微结构表面上的多尺度反应动力学模拟方法，阐明了具有复杂微结构的合金表面在真实实验条件下的原位活性物理机理。利用DFT 结合KMC 的多尺度动力学模拟，预言了一种氨气分解催化活性提高2~3 个数量级的亚单层“缺陷”合金表面，定量解析了活性位之间的协同效应对实现多功能催化的作用。工作发表后（Nature Communications 2015, 6, 8619-8619），被能源环境领域著名期刊的一篇综述文章Energy & Environmental Science 9, 3314 (2016)引用，作为氨气分解代表性工作之一加以介绍。这一工作还受到了国外网络媒体的报道，比如ChemistryViews、Materialstoday 两个网站分别以“Bimetallic Catalysts with Important Defects”和“Scientists discover new structure for bimetallic catalysts”为标题进行了详细的报道。Phys.org 网站以“Patched atoms: Energy researchers discover new structure for bimetallic catalysts” 进行了报道，认为该发现打开了材料设计的新可能：“The finding opens new possibilities in materials design”。
（2）对催化材料设计中动力学模拟方法的改进。申报人通过第一性原理计算，考虑了10 多种目前DFT中主流的交换关联泛函，确定了乙醇和乙氧基生成焓的不确定性。与美国特拉华大学以及马萨诸塞大学数学与统计系合作，共同发展了一套通过考虑参数的关联效应来解决模型预测不确定性问题的方法。该结果发表在Nature Chemistry 2016, 8 (4), 331-337. 定量揭示了模型中参数的不确定性和参数之间的关联效应如何影响模型预测的准确度。著名的科技新闻媒体Phys.org 和Sciencedaily 相继以“Researchers document new approach to dealing with uncertainties in mathematical models”为标题报道了这一工作，认为这一方法在交通、天气、生物科技等多个领域都具有普遍的预测能力。
（3）新型催化剂设计机理研究：通过第一性原理分子动力学模拟和约束极小化技术过渡态搜索，阐明了低温−60 °C 下乙醇中合成高质量分散Pt 原子的物理化学机理，并解释了这类单原子催化剂转移到掺氮多孔石墨烯上之后，在产氢反应中高活性的原因，结果发表在Chemical Science 2019, 10 (9), 2830-2836 和 Journal of Materials Chemistry A 2019, 7 (45), 25779-25784 上。此外，我们提出了基于过渡金属酞菁（TMPc）系列分子与金属单晶表面之间范德华异质节的“量子胡桃夹”催化模型,可实现室温下的氢气分解，结果发表在Science Bulletin 2019, 64, 4-7 上。我们通过分子动力学模拟和电子结构计算发现，这种“量子胡桃夹”中TMPc 分子中心的过渡金属单原子和基底起到了协同催化分解氢气的作用。其中，范德华异质节催化剂本身的动力学是关键因素。最近的工作有，基于WS2单层的单原子电催化氮还原催化剂设计PCCP 24 (21), 13384 (2022)；石墨烯负载的磷化钴电催化制取氢气Appl. Catal. B-Environ. 265, 118576 (2020)。
（4）高能量密度材料的构效关系研究：通过粒子群智能优化算法，预测了若干CNO小分子聚合物、高氮金属配合物的新结构，研究了它们的能量密度、结构稳定性、硬度、电子结构、超导等新奇物性，预测了AlN6和 AlN7的高氮含量高压聚合晶体结构，以及若干CxOy层状高压聚合新结构；通过反应力场分子动力学研究，提出了电场下共晶和小分子掺杂影响CL-20晶体的热分解机制。此外，我们开发了含能材料结构与物性数据库（EMAT，2020年获软件著作权），助力课题组新型含能材料的研发。最近的工作有，PCCP 21, 24034-24041 (2019)；PRB 104 (9), 094102 (2021)；J. Phys. Chem. A, 126 (2), 286-295 (2022)。

代表性论文如下:
1. Guo, W.; Vlachos, D. G., “Patched bimetallic surfaces are active catalysts for ammonia decomposition”, Nature Communications 6, 8619 (2015).
2. Sutton, J. E.; Guo, W.; Katsoulakis, M. A.; Vlachos, D. G., “Effect of Correlations and Uncertainty of Electronic Structure Calculations in Model Predictions of Chemical Kinetics”, Nature Chemistry 8 (4), 331-337 (2016).
3. Wei, H.; Wu, H.; Huang, K.; Ge, B.(*).; Ma, J.; Lang, J.; Zu, D.; Lei, M.; Yao, Y.; Guo, W.(*); Wu, H.(*), “Ultralow-temperature photochemical synthesis of atomically dispersed Pt catalysts for the hydrogen evolution reaction”, Chemical Science 10 (9), 2830-2836 (2019).
4. Huang, K.; Wang, R.; Wu, H.; Wang, H.; He, X.; Wei, H.; Wang, S.; Zhang, R.; Lei, M.(*); Guo, W.(*); Ge, B.(*); Wu, H.(*), “Direct immobilization of an atomically dispersed Pt catalyst by suppressing heterogeneous nucleation at −40 °C”, Journal of Materials Chemistry A, 7 (45), 25779-25784 (2019).
5. Huang, K.; Zhao, Z.; Du, H.; Du, P.; Wang, H.; Wang, R.; Lin, S.; Wei, H.; Long, Y.; Lei, M.(*); Guo, W.(*); Wu, H.(*), “Rapid Thermal Annealing toward High-Quality 2D Cobalt Fluoride Oxide as an Advanced Oxygen Evolution Electrocatalyst”, ACS Sustainable Chemistry & Engineering 8 (18), 6905-6913 (2020).
6. Chen, Z.; Wu, H.; Li, J.; Wang, Y.; Guo, W.(*); Cao, C.; Chen, Z.(*), “Defect enhanced CoP/Reduced graphene oxide electrocatalytic hydrogen production with pt-like activity”, Applied Catalysis B-Environmental 265, 118576 (2020).
7. Wu, H.; Sutton, J. E.; Guo, W.(*); Vlachos, D. G.(*), “Volcano Curves for In-Silico Prediction of Mono- and Bi-Functional Catalysts: Application to Ammonia Decomposition”, The Journal of Physical Chemistry C 123 (44), 27097-27104 (2019).
8. Sun, C.; Zhang, W.; Lu, Y.; Wang, F.; Guo, W.(*); Zhang, T.; Yao, Y., “Trends of the Macroscopic Behaviors of Energetic Compounds: Insights from First-Principles Calculations”, Physical Chemistry Chemical Physics 21, 24034-24041 (2019).
9. Tao, L.(#); Guo, W.(#); Zhang, Y.-Y.; Zhang, Y.-F.; Sun, J.; Du, S.; Pantelides, S. T., “Quantum nutcracker for near-room-temperature H2 dissociation”, Science Bulletin 64, 4-7 (2019).
10. Guo, W.; Stamatakis, M.; Vlachos, D. G., “Design principles of heteroepitaxial bimetallic catalysts”, ACS Catalysis 134 (24), 244509 (2013).
11. Ji, Y.; Guo, W.; Chen, H.; Zhang, L.; Chen, S.; Hua, M.; Long, Y.; Chen, Z., “Surface Ti3+ / Ti4+ Redox Shuttle Enhancing Photocatalytic H2 Production in Ultrathin TiO2 Nanosheets/CdSe Quantum Dots”, The Journal of Physical Chemistry C 119 (48), 27053-27059 (2015).
12. Guo, W.; Vlachos, D. G., “On Factors Controlling Activity of Submonolayer Bimetallic Catalysts: Nitrogen Desorption”, The Journal of Chemical Physics 140 (1), 014703. (2014).
13. Falsig, H.; Shen, J.; Khan, T. S.; Guo, W. Jones, G.; Dahl, S.; Bligaard, T., “On the structure sensitivity of direct NO decomposition over low-index transition metal facets”, Topics in Catalysis 57 (1-4), 80-88.(2014).
14. Guo, W. Vlachos, D. G, “Effect of local metal microstructure on adsorption on bimetallic surfaces: Atomic nitrogen on Ni/Pt (111)”, The Journal of Chemical Physics 138 (17), 174702 (2013).
15. Vojvodic, A.; Calle-Vallejo, F.; Guo, W.; Wang, S.; Toftelund, A.; Studt, F.; Martinez, J. I.; Shen, J.; Man, I. C.; Rossmeisl, J. ; Bligaard, T.; Norskov, J. K.; Abild-Pedersen, F., “On the behavior of Brønsted-Evans-Polanyi relations for transition metal oxides”, The Journal of Chemical Physics 134 (24), 244509 (2011).
16. Guo, W.; Hu, Y.; Zhang, Y.; Du, S.; Gao, H.-J., “Transport properties of boron nanotubes investigated by ab initio calculation”, Chinese Physics B. 18 (6), 2502 (2009).
17. Guo, W.; Du, S.; Zhang, Y.; Hofer, W.; Seidel, C.; Chi, L.; Fuchs, H. .; Gao, H.-J., “Electrostatic field effect on molecular structures at metal surfaces”, Surface Science 603 (17), 2815-2819 (2009).
18. Gao, L.; Ji, W.; Hu, Y.; Cheng, Z.; Deng, Z.; Liu, Q.; Jiang, N.; Lin, X.; Guo, W.; Du, S. X.; Hofer, W. A.; Xie, X. C.; Gao, H.-J., “Site-specific Kondo effect at ambient temperatures in iron-based molecules”, Physical Review Letters. 99 (10), 106402 (2007).
19. Lin, X.; He, X.; Yang, T.; Guo, W.; Shi, D.; Gao, H.-J.; Ma, D.; Lee, S.; Liu, F.; Xie, X., “Intrinsic current-voltage properties of nanowires with four-probe scanning tunneling microscopy: A conductance transition of ZnO nanowire”, Applied Physics Letters. 89 (4), 043103 (2006).