南京航空航天大学材料科学与技术学院张校刚

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张校刚,南京航空航天大学教授。1991年、1994年分别于新疆大学化学系获得理学学士、硕士学位，研究方向为电化学，同年留校任教；2001年6月于兰州大学化学系获得理学博士学位。1994年8月被聘为讲师，1998年6月破格晋升副教授，2003年11月晋升教授，2004年11月被聘为博士生指导教师，2004年12月进入南京航空航天大学材料学院从事教学、科研工作。2006年入选江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人，2009年入选江苏省“333”人才工程。2012年1-4月在澳大利亚悉尼科技大学清洁能源研究中心作高级访问学者。主持并完成国家“973”计划课题1项，国家自然科学基金项目2项，参与完成国家自然科学基金重点项目1项。目前是纳智能材料器件教育部重点实验室副主任，江苏省能量转换材料与技术重点实验室主任，江苏省储能材料与器件产业技术创新战略联盟技术委员会副主任，北京市先进化学蓄电技术与材料重点实验室学术委员会委员，江苏省化学化工学会理事，南京航空航天大学学报(自然科学版)编委。曾经担任JACS，Angew.Chem.，Adv. Mater.，Nano Lett.，Adv.Funct.Mater.，Energy Environ. Sci.等国际著名学术期刊的审稿人。
课题组网址：http://xgzhang.nuaa.edu.cn/
姓名：        张校刚        
性别：        男        
职务：        校科技部副部长
职称：        教授        
导师类别：        博士生导师        
办公室：        明故宫校区行政楼616室
电话：        13451823573        
Email：        azhangxg@nuaa.edu.cn;azhangxg@163.com
研究领域：        主要研究领域为高能化学电源与电极材料，包括（1）电化学超级电容器关键材料及技术；（2）锂离子电池正、负极材料及电解液；（3）质子交换膜燃料电池电催化剂材料。

学术成果
迄今作为通讯作者在包括Adv.Mater.(1篇)，Nano Lett.(1篇)，Adv.Funct.Mater.(2篇)，Adv.Energy Mater.(2篇)，Energy Environ.Sci.（1篇)等国内外学术刊物上发表学术论文170多篇，他引超过3000次，其中单篇他引最高289次，H因子为47。获授权发明专利4项。已培养博士后3人，博士毕业生11人。在高比能超级电容器电极材料方面的研究成果获2013年教育部自然科学二等奖(排名第一)。
承担项目
目前主持在研国家“973”计划课题1项，国家自然科学基金面上项目2项，参与江苏省自然科学基金重点专项1项，主持企业横向课题2项。

代表论文
1.LaifaShen,QianChe,HongsenLi,XiaogangZhang*,MesoporousNiCo2O4nanowirearraysgrownoncarbontextilesasbinder-freeflexibleelectrodesforenergystorage.Adv.Funct.Mater.2014,24,2630-2637.
2.LaifaShen,BingDing,PingNie,GuozhongCao*,XiaogangZhang*,AdvancedEnergy-StorageArchitecturesComposedofSpinelLithiumMetalOxideNanocrystalonCarbonTextiles.Adv.EnergyMater.2013,3,1484-1489.
3.FangZhang,ChangzhouYuan,JiajiaZhu,JieWang,XiaogangZhang*,XiongWen(David)Lou*,FlexibleFilmsDerivedfromElectrospunCarbonNanofibersIncorporatedwithCo3O4HollowNanoparticlesasSelf-SupportedElectrodesforElectrochemicalCapacitors.Adv.Funct.Mater.2013,23,3909–3915.
4.LaifaShen,EvanUchaker,XiaogangZhang*,GuozhongCao*,HydrogenatedLi4Ti5O12nanowirearraysforhighratelithiumionbatteries.Adv.Mater.2012,24,6502–6506.
5.LaifaShen,HongsenLi,EvanUchaker,XiaogangZhang*,GuozhongCao*,Generalstrategyfordesigningcore-shellnanostructuredmaterialsforhigh-powerlithiumionbatteries.NanoLett2012,12,5673−5678.
6.ChangzhouYuan*,LongYang,LinruiHou,LaifaShen,XiaogangZhang*,XiongWenLou*,GrowthofultrathinmesoporousCo3O4nanosheetarraysonNifoamforhigh-performanceelectrochemicalcapacitors.EnergyEnviron.Sci.2012,5,7883–7887.
7.LaifaShen,XiaogangZhang*,EvanUchaker,ChangzhouYuanandGuozhongCao*,Li4Ti5O12nanoparticlesembeddedinamesoporouscarbonmatrixasasuperioranodematerialforhighratelithiumionbatteries.Adv.EnergyMater.2012,2,691–698.
8.ChangzhouYuan*,LongYang,LinruiHou,JiaoyangLi,YaxinSun,XiaogangZhang*,LaifaShen,XiangjunLu,ShenglinXiong*,XiongWenLou*,FlexiblehybridpapermadeofmonolayerCo3O4microspherearraysonrGO/CNTsandtheirapplicationinelectrochemicalcapacitors.Adv.Funct.Mater.2012,22,2560–2566.

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传统的振动光谱技术在电池研究中的应用

在现有的储能技术中，锂离子电池以高能量密度、长循环寿命、高工作电压等诸多优点主导了便携式电子产品的电源。但锂资源的稀缺和全球的不均匀分布，很大程度上会限制其在大规模储能中的应用。相比之下，钠/钾资源丰富，价格低廉。钠/钾离子电池是非常具有发展潜力的电池体系，已经逐渐成为储能电池领域的研究热点。二次电池的各项电化学性能，如比容量、倍率性能、可逆性、循环稳定性等，都与正负极材料、电解质组成以及电极-电解质界面在充放电过程中的结构与组成变化息息相关。因此，借助先进的表征手段深入研究电极材料及其界面的结构与组成，获得充放电过程结构与组成的变化信息，对深入理解材料的储能机制，进一步设计与优化二次电池的电化学性能有着重要的指导意义。

近日，俄勒冈州立大学的纪秀磊教授课题组，南京航空航天大学的张校刚教授课题组，和华南理工大学的邓远富教授系统地评述了拉曼（Raman）光谱和红外（IR）光谱技术在二次电池中的最新研究进展，特别是原位拉曼光谱和原位傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术在钠/钾离子电池中的应用。拉曼光谱和红外光谱是两种重要的分子振动光谱，具有检测快捷、分辨率高和无损伤等特点。拉曼光谱能提供材料中振动、转动以及低频激发的非弹性散射的信息，可以给出材料的结构、取向、组成分子等重要信息。红外光谱具有化学键振动的特征性，利用反应分子给出较强的指纹吸收，通过红外吸收频率和强度的变化探测物种及其变化，可以获得有关反应机理的重要信息。利用二者分辨率高和无损伤的特点，特别适合原位检测电极材料在电化学过程中的组成和结构变化。在文中作者着重阐述了原位拉曼光谱和原位傅里叶变换红外光谱测试方法的建立及其对电极材料、电解液以及电极/电解液界面反应的分析。作者最后给出了拉曼和红外光谱技术在二次电池领域应用的机遇与挑战。

该综述工作发表在Small Methods（DOI: 10.1002/smtd.201700332）上。本文的第一作者为华南理工大学的邓远富教授和南京航空航天大学的博士研究生董升阳。

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材料科学与技术学院张校刚教授课题组与美国的俄勒冈州立大学、加州大学河滨分校、阿贡国家实验室等中美联合研究团队在超高功率储能器件方面取得重要研究进展。相关研究成果（Ultra-fast NH4+ Storage: Strong H Bonding between NH4+ and Bi-layered V2O5”）以我校为第一单位发表在《Cell》子刊《Chem》（化学类顶级期刊；IF=14.104）上，第一作者是我校材料科学与技术学院的博士研究生董升阳。

迄今为止，在电池和超级电容器的研究方面，研究者把大量的精力放在了电极材料的设计和制备上，尽管取得了重大研究进展，但对电极材料和储荷离子之间相互作用的理解仍然十分有限，特别是对于锂离子、钠离子电池之外的电化学储能体系更是知之甚少。然而，储荷离子-电极材料相互作用可能会对电化学储能器件的比容量、倍率性能和循环寿命等性能产生深远的影响。

鉴于此，该研究以具有双层结构的V2O5作为模型材料研究了NH4+可逆的嵌入行为，与类似大小的K+存储相比，NH4+在双层V2O5中的存储具有更大的比容量、更高的倍率性能和更好的循环稳定性。他们发现这与NH4+和双层V2O5之间较强的氢键有关，并通过实验和理论计算得到了验证。

实验上，傅里叶变换红外（FTIR）光谱和固态核磁共振（NMR）谱等表征技术证实了NH4+与双层V2O5之间氢键的存在，而K+与双层V2O5之间不可能存在氢键。他们还采用密度泛函理论对NH4+和K+在双层V2O5中的储荷机制进行了研究。研究发现，与球形的K+在双层V2O5中的扩散方式不同，四面体构型的NH4+能够通过扭动和旋转保持与V2O5的氢键结构的方式进行扩散。具体地，NH4+通过扭动断开其中一个氢键，然后在前进方向形成新的氢键，同时其他的三个N-H键保持不变。他们把这种特殊的离子扩散方式称之为“monkey bars swinging”。进一步的研究发现，NH4+与V2O5之间存在电荷转移现象，即V2O5通过氢键将0.17个电子转移到每个NH4+，因此可以将NH4+在V2O5中的存储看作是一种“化学吸附”行为，但是这种“化学吸附”并不仅仅发生在电极材料的外表面，主要是发生在双层V2O5晶体结构内部。他们将这种化学吸附引起的嵌入赝电容称之为“CI pseudocapacitance”。

该研究工作旨在深入理解大容量、高功率储能器件中储荷离子和电活性材料之间化学键合的重要性，从而为高性能电化学储能器件的设计提供新思路。

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近日，科睿唯安（Clarivate Analytics）公布了2019年度全球“高被引科学家”榜单(Highly Cited Researchers 2019)，我院院长张校刚教授入选。据悉张校刚教授已连续四年入选该榜单。
科睿唯安（Clarivate Analytics）是目前全球最有影响力的学术和科技创新数据服务提供商，拥有众多业界知名学术品牌，如Web of Science平台、InCites平台、EndNote、Cortellis、德温特世界专利索、Thomson Innovation平台、Techstreet国际标准数据库等。科睿唯安全球“高被引科学家”名单每年动态调整，入选依据为学者发表的高被引论文的被引频次位于同学科全球前1%。能够入选这个榜单，彰显了该学者在相关学科领域同行之中的重要学术影响力。高被引科学家数量或ESI高被引论文数量在国内外大学评估或学科评估中发挥着重要作用，例如在软科世界大学学术排名中（Shanghai Ranking’s Academic Ranking of World Universities，简称ARWU），高被引科学家数是衡量学校学术影响力的重要指标。