西安交通大学杜显锋

houtianhou · 发表于 2021-6-27 16:45:00

杜显锋，1978年，湖北嘉鱼人，西安交通大学教授，博士生导师，主要从事电解电容器、锂/钠/铝离子电池、固体电解质、超级电容器等相关研究。课题组主要从事电解电容器、锂（钠）离子电池、铝离子电池、超级电容器、柔性可穿戴传感器的电极材料、电介质、电解质、固体化、柔性化、一体化等研究。在Adv. Funct. Mater., ACS Appl. Mater. Inter., Sci. Rep., Adv. Mater., Chem. Mater.,Chem. Commun., J. Colloid Interf. Sci., J. Am. Ceram. Soc.等国际知名学术期刊和国际会议上发表相关研究论文40余篇，申请发明专利20余项，并荣获教育部科学技术进步一等奖1项。
联系方式
地址：西安交通大学化学学院，陕西省西安市咸宁西路28号
邮编：710049
邮箱：xianfengdu@mail.xjtu.edu.cn

荣誉与奖励
2015年，西安交通大学教师授课竞赛三等奖
2010年，教育部科学技术进步一等奖
2010年，西安交通大学“青年骨干教师”

工作经历
2019.01-至    今西安交通大学理学院，教授
2017.07-2018.12 西安交通大学理学院，副教授
2013.01-2017.06 西安交通大学电子与信息工程学院，副教授
2011.08-2012.12 The University of Michigan（Ann Arbor），材料科学与工程学院，访问学者
2011.01-2011.07 西安交通大学电子与信息工程学院，副教授
2008.04-2010.12 西安交通大学电子与信息工程学院，讲师

教育经历
2004.03-2008.03 西安交通大学电子科学与技术系，获博士学位
2001.09-2004.03 西安交通大学电子科学与技术系，获硕士学位
1997.09-2001.07 西安交通大学高分子科学与工程，获学士学位

论文
47.  Huang, S.; Du, X.*; Li, X.; Ma, M.; Xiong, L., Ultrahigh-Areal Capacitance Flexible Supercapacitors Based on Laser Assisted Construction of Hierarchical Aligned Carbon Nanotubes. Adv. Funct. Mater. 2021, n/a (n/a), 2104531.
46.  Li, X.; Du, X.*; Huang, S.; Xiong, L., A hydrogen evolution catalyst lowering energy consumption in aluminum anodization. Inorganic Chemistry Frontiers 2021.
45.  Liang, Z. S.; Ma, C. R.; Dai, Y. Z.; Du, X. F.; Liu, M., Effect of mosaicity on energy storage performance of epitaxial BaZr0.35Ti0.65O3 films. Appl. Phys. Lett. 2021, 118 (16), 162901(1-6).
44.  Ma, M.; Wang, H.; Li, X.; Peng, K.; Xiong, L.; Du, X.*, Free-standing SiOC/nitrogen-doped carbon fibers with highly capacitive Li storage. J. Eur. Ceram. Soc. 2020, 40(15): 5238-5246.
43.  Ma, M.; Ji, F.; Du, X.*; Liu, S.; Liang, C.; Xiong, L., V2O5@TiO2 composite as cathode material for lithium-ion storage with excellent performance. J. Solid State Electrochem. 2020, 24 (10): 2419-2425.
42.  Li, X.; Lin, B.; Xiong, L.; Du, X.*, Symmetric Pulsed Anodizing of Aluminum Foil for Aluminum Electrolytic Capacitors. ACS Appl. Energy Mater. 2020, 3 (2), 1804-1810.
41.  Ma, M.; Yang, G.; Wang, H.; Lu, Y.; Zhang, B.; Cao, X.; Peng, D.; Du, X.*; Liu, Y.; Huang, Y., Ordered distributed nickel sulfide nanoparticles across graphite nanosheets for efficient oxygen evolution reaction electrocatalyst. Int. J. Hydrogen Energy 2019, 44 (3), 1544-1554.
40.  Wang, J.; Cheng, F.; Du, X.*; Xu, Y., Preparation of Al2O3/TiO2 Composite film with High Specific Capacitance by Surface Self-assembly Method. J. Inorg. Mater. 2018, 33 (6), 617-622. (2018 IF: 0.490)
39.  Zhang, Y.; Xu, Y. L.; Zhu, J. B.; Li, L.; Du, X. F.; Sun, X. F., Electrochemically exfoliated high-yield graphene in ambient temperature molten salts and its application for flexible solid-state supercapacitors. Carbon 2018, 127, 392-403. (2018 IF: 7.082)
38.  Ullah, I.; Xu, Y.; Du, X.; Sun, X.; Rehman, W. U.; Zhang, Y.; Jin, Y., Al2O3 coated Mn3O4@C composite for LIBs anode with enhanced cycling stability and rate performance. Solid State Ionics 2018, 320, 226-232. (2018 IF: 2.751)
37.  Rehman, W. U.; Xu, Y.; Du, X.; Sun, X.; Ullah, I.; Zhang, Y.; Jin, Y.; Zhang, B.; Li, X., Alumina-coated and manganese monoxide embedded 3D carbon derived from avocado as high-performance anode for lithium-ion batteries. Appl. Surf. Sci. 2018, 445, 359-367.(2018 IF: 4.439)
36.  Ma, M.; Wang, H.; Liang, S.; Guo, S.; Zhang, Y.; Du, X.*, Porous carbon-wrapped cerium oxide hollow spheres synthesized via microwave hydrothermal for long-cycle and high-rate lithium-ion batteries. Electrochim. Acta 2017, 256 (Supplement C), 110-118. (2017 IF: 4.798)
35.  Zhang, S.; Katz, M. B.; Dai, S.; Zhang, K.; Du, X.; Graham, G. W.; Pan, X., New Atomic-Scale Insight into Self-Regeneration of Pt-CaTiO3 Catalysts: Incipient Redox-Induced Structures Revealed by a Small-Angle Tilting STEM Technique. J. Phys. Chem. C 2017, 121 (32), 17348-17353. (2017 IF: 4.536)
34.  Du, X.*; Yao, H.; Ma, M.; Feng, T.; Zhang, B.; Xu, Y.; Ma, C.; Wang, J.; Huang, Y., Green ball dianthus-like Na2Ti6O13 as high-rate performance anode for sodium-ion batteries. J. Alloy Compd. 2017, 721, 100-105. (2017 IF: 3.133)
33.  Du, X.*; Lin, B.; Li, B.; Feng, T.; Mao, S.; Xu, Y., Surface Modification of Al Foils for Aluminum Electrolytic Capacitor. Adv. Funct. Mater. 2017, 1606042. (2017 IF: 12.124)
32.  Zhu, J.; Feng, T.; Du, X.*; Wang, J.; Hu, J.; Wei, L., High performance asymmetric supercapacitor based on polypyrrole/graphene composite and its derived nitrogen-doped carbon nano-sheets. J. Power Sources 2017, 346, 120-127. (2017 IF: 6.395)
31.  Wang, J.; Li, X.; Du, X.; Wang, J.; Ma, H.; Jing, X., Polypyrrole composites with carbon materials for supercapacitors. Chem. Pap. 2017, 71 (2), 293-316. (2017 IF: 1.258)
30.  Ma, M.; Wang, H.; Niu, M.; Su, L.; Fan, X.; Deng, J.; Zhang, Y.; Du, X.*, High rate capabilities of HF-eteched SiOC anode materials derived from polymer for lithium-Ion batteries. RSC Advances 2016, 6 (49), 43316-43321. (2017 IF: 3.108)
29.  Feng, T.; Xu, Y.; Zhang, Z.; Du, X.; Sun, X.; Xiong, L.; Rodriguez, R.; Holze, R., Low-Cost Al2O3 Coating Layer As a Preformed SEI on Natural Graphite Powder To Improve Coulombic Efficiency and High-Rate Cycling Stability of Lithium-Ion Batteries. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8 (10), 6512-6519. (2017 IF: 7.504)
28.  Du, X.*; Yang, T.; Lin, J.; Feng, T.; Zhu, J.; Lu, L.; Xu, Y.; Wang, J., Microwave-Assisted Synthesis of SnO2@polypyrrole Nanotubes and Their Pyrolyzed Composite as Anode for Lithium-Ion Batteries. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8 (24), 15598-606. (2017 IF: 7.504)
27.  Du, X.; Wang, Q.; Feng, T.; Chen, X.; Li, L.; Li, L.; Meng, X.; Xiong, L.; Sun, X.; Lu, L.; Xu, Y., One-step Preparation of Nanoarchitectured TiO2 on Porous Al as Integrated Anode for High-performance Lithium-ion Batteries. Scientific Reports 2016, 6. (2017 IF: 4.259)
26.  Zhu, J.; Xu, Y.; Wang, J.; Wang, J.; Bai, Y.; Du, X., Morphology controllable nano-sheet polypyrrole-graphene composites for high-rate supercapacitor. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17 (30), 19885-19894. (2017 IF: 4.123)
25.  Zhang, K.; Du, X.; Katz, M. B.; Li, B.; Kim, S. J.; Song, K.; Graham, G. W.; Pan, X., Creating high quality Ca:TiO2-B (CaTi5O11) and TiO2-B epitaxial thin films by pulsed laser deposition. Chem. Commun. 2015, 51 (41), 8584-8587. (2017 IF: 6.319)
24.  Wang, Q.; Du, X.*; Chen, X.; Xu, Y., TiO2 Nanotubes as an Anode Material for Lithium Ion Batteries. Acta Physico-Chimica Sinica 2015, 31 (8), 1437-1451. (2017 IF: 0.767)
23.  Meng, X.; Xu, Y.; Sun, X.; Wang, J.; Xiong, L.; Du, X.; Mao, S., Graphene oxide sheets-induced growth of nanostructured Fe3O4 for a high-performance anode material of lithium ion batteries.Journal of Materials Chemistry A 2015, 3 (24), 12938-12946. (2017 IF: 8.867)
22.  Liu, Z.; Du, X.*; Xu, Y.; Lin, B.; Li, L., Study on thermostability of the residual hydroxide films on aluminum foils. Electronic Components & Materials 2015, 34 (5), 15-18.
21.  Li, B.; Katz, M. B.; Duan, Y.; Du, X.; Zhang, K.; Chen, L.; Van der Ven, A.; Graham, G. W.; Pan, X., A Joint Theoretical and Experimental Study of Phase Equilibria and Evolution in Pt-Doped Calcium Titanate under Redox Conditions. Chem. Mater. 2015, 27 (1), 18-28. (2017 IF: 9.466)
20.  Du, X.; Men, K.; Xu, Y.; Li, B.; Yang, Z.; Liu, Z.; Li, L.; Li, L.; Feng, T.; Rehman, W. u.; Ullah, I.; Mao, S., Enhanced capacitance performance of Al2O3-TiO2 composite thin film via sol-gel using double chelators. J. Colloid Interface Sci. 2015, 443, 170-176. (2017 IF: 4.233)
19.  Zhang, K.; Katz, M. B.; Li, B.; Kim, S. J.; Du, X.; Hao, X.; Jokisaari, J. R.; Zhang, S.; Graham, G. W.; Van der Ven, A.; Bartlett, B. M.; Pan, X., Water-Free Titania-Bronze Thin Films with Superfast Lithium-Ion Transport. Adv. Mater. 2014, 26 (43), 7365-7370. (2017 IF: 19.791)
18.  Du, X.; Xu, Y.; Xiong, L.; Bai, Y.; Zhu, J.; Mao, S., Polyaniline with High Crystallinity Degree: Synthesis, Structure, and Electrochemical Properties. J. Appl. Polym. Sci. 2014, 131 (19). (2017 IF: 1.860)
17.  Du, X.; Xu, Y.; Qin, L.; Lu, X.; Liu, Q.; Bai, Y., Simple and rapid spectrophotometric determination of titanium on etched aluminum foils. American Journal of analytical chemistry 2014, 5 (3), 149-156.
16.  Du, X.; Men, K.; Xu, Y.; Li, B.; Gao, M.; Liu, Z.; Mao, S.; Rehman, W. U., Towards ultrafine TiO2 nanocrystal at room temperature. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2014, 72 (2), 310-313. (2017 IF: 1.575)
15.  Li, J.; Xu, Y.; Du, X.; Sun, X.; Xiong, L., Improved Electrochemical Stability of Zn-Doped LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 Cathode Materials. Acta Physico-Chimica Sinica 2012, 28 (8), 1899-1905. (2017 IF: 0.767)
14.  Li, J.; Xu, Y.; Du, X.; Xiong, L., Deflagration Synthesis of Nanocrystalline LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 Cathode Material. In Rechargeable Lithium and Lithium Ion Batteries, Sunkara, M. K.; Smart, M. C.; Bugga, R. V.; Abraham, K. M.; Brodd, R., Eds. 2012, pp 139-144.
13.  Xiong, L.; Xu, Y.; Tao, T.; Du, X.; Li, J., Double roles of aluminium ion on surface-modified spinel LiMn1.97Ti0.03O4. J. Mater. Chem. 2011, 21 (13), 4937-4944. (2017 IF: 8.867)
12.  Wang, J.; Xu, Y.; Wang, J.; Du, X., Toward a high specific power and high stability polypyrrole supercapacitors. Synth. Met. 2011, 161 (11-12), 1141-1144. (2017 IF: 3.018)
11.  Wang, J.; Xu, Y.; Wang, J.; Du, X.; Xiao, F.; Li, J., High charge/discharge rate polypyrrole films prepared by pulse current polymerization. Synth. Met. 2010, 160 (17-18), 1826-1831. (2017 IF: 3.018)
10.  Wang, J.; Xu, Y.; Sun, X.; Li, X.; Du, X., Electrochemical capacitance of the composite of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and functionalized single-walled carbon nanotubes. J. Solid State Electrochem. 2008, 12 (7-8), 947-952.
9. Du, X.; Xu, Y.; Ma, H.; Wang, J.; Li, X., Low-temperature synthesis of bismuth titanate by an aqueous sol-gel method. J. Am. Ceram. Soc. 2008, 91 (7), 2079-2082. (2017 IF: 2.841)
8. Du, X.; Xu, Y., Formation of Al2O3-BaTiO3 nanocomposite oxide films on etched aluminum foil by sol-gel coating and anodizing. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2008, 45 (1), 57-61. (2017 IF: 1.575)
7. Du, X.; Xu, Y., Formation of Al2O3-Bi4Ti3O12 nanocomposite oxide films on low-voltage etched aluminum foil by sol-gel processing. Surf. Coat. Technol. 2008, 202 (10), 1923-1927. (2017 IF: 2.589)
6. Du, X.; Xu, Y., Preparation and electrical properties of an anodized Al2O3-BaTiO3 composite film. J. Am. Ceram. Soc. 2008, 91 (7), 2360-2363. (2017 IF: 2.841)
5. Du, X.; Xu, Y., Formation of Al2O3-BaTiO3 composite thin film to increase the specific capacitance of aluminum electrolytic capacitor. Thin Solid Films 2008, 516 (23), 8436-8440. (2017 IF: 1.879)
4. Wang, J.; Xu, Y.-L.; Chen, X.; Du, X.-F.; Li, X.-F., Properties of electropolymerized high density polypyrrole films. Acta Physica Sinica 2007, 56 (7), 4256-4261. (2017 IF: 0.624)
3. Wang, J.; Xu, Y.-L.; Chen, X.; Du, X.-F.; Li, X.-F., Effect of doping ions on electrochemical capacitance properties of polypyrrole films. Acta Physico-Chimica Sinica 2007, 23 (3), 299-304. (2017 IF: 0.767)
2. Wang, J.; Xu, Y.; Chen, X.; Du, X., Electrochemical supercapacitor electrode material based on poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/polypyrrole composite. J. Power Sources 2007, 163 (2), 1120-1125. (2017 IF: 6.395)
1. Du, X.; Xu, Y.; Ma, H.; Wang, J.; Li, X., Synthesis and characterization of bismuth titanate by an aqueous sol-gel method. J. Am. Ceram. Soc. 2007, 90 (5), 1382-1385. (2017 IF: 2.841)

cuihuo · 发表于 2023-6-16 17:17:29

铝作为地球上最丰富的金属元素，具有高导电性、高热导性和低成本等优点。铝阳极的理论体积容量和质量容量分别为8048 mAh·cm-3和2981 mAh·g-1，远高于其他多价金属离子的理论能量密度。此外，铝在空气和水中的超高稳定性也提高了铝电池的安全性能。然而，铝电池的实用化道路仍然存在许多障碍，其中铝阳极的枝晶生长是最重要也是最容易被忽视的问题。目前，大多数研究人员在探索铝电池阳极时都是基于低面容量（0.08-0.4 mAh·cm-2）和厚隔膜（主要是Whatman GF/D玻璃纤维隔膜），这不利于探索实用化可充电铝电池阳极的失效机理。增加正极活性物质面负载量能够减少铝塑膜、电解质、集流体和隔膜等材料的使用量，提升铝电池器件的能量密度。然而，大的面负载量将不可避免地增加单位面积铝的沉积量。如果没有均匀的电流密度分布，铝会在电荷聚集点连续沉积并形成枝晶。在这种情况下，使用薄隔膜更会加速电池短路故障的发生。
针对这一问题，西安交大化学学院杜显锋教授团队利用激光刻蚀和阳极氧化技术制备了P-Al2O3/Al阳极，它不仅增加了电极的有效活性面积，而且形成了稳定的电极/电解质界面，使铝发生均匀地电沉积。这种阳极在5 mAh·cm-2的面容量下保持稳定循环1400小时以上。当高电流密度设置为10 mA·cm-2时，受保护的阳极在2900次循环中也显示出优异的电池稳定性。此外，使用P-Al2O3/Al阳极的480 mAh软包电池在0.5V至2.5V的电压下可以保持170 Wh·kg-1的能量密度和90%的能量效率（基于正极活性成分计算）。

      近日，该研究成果以《空间限域生长策略助力高面容量可充电铝电池》（Space Limited Growth Strategy for Ultra-high Areal Capacity Rechargeable Aluminum Batteries）为题发表在国际能源领域顶级期刊《能源存储材料》（Energy Storage Materials）上。该论文第一作者为西安交大化学学院博士研究生王世新，论文通讯作者是西安交大化学学院杜显锋教授和熊礼龙副教授。西安交通大学为唯一通讯单位。该研究工作是西安交通大学化学学院杜显锋教授课题组在铝电池领域的又一研究成果，并且获得国家自然科学基金和陕西省自然科学基金重点项目的支持。西安交大化学学院杜显锋教授长期从事电解电容器、锂（钠）离子电池、铝离子电池、超级电容器、柔性可穿戴传感器的电极材料、电介质、电解质、固体化、柔性化、一体化等研究。目前已在Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. A, Carbon, ACS Appl. Mater. Inter., Adv. Mater., Inorg. Chem. Front., J. Am. Ceram. Soc.等国际知名学术期刊和国际会议上发表相关研究论文60余篇，申请发明专利近50项。
      论文链接：https://www.sciencedirect.com/sc ... 23002052?via%3Dihub
      杜显锋教授课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/xianfengdu

taipingyang · 发表于 2023-11-20 10:10:06

随着能源系统的更新和升级，太阳能、海洋、风能、地热能等可再生能源得到了广泛利用。然而，由于新能源生产的间歇性、不稳定性和波动性，储能技术变得尤为重要。在储能系统中，电化学超级电容器和电池具有高能量密度，但其充放电速率因离子传质而明显减慢，因此功率密度较低。介质电容器以其高功率密度著称，但其能量密度受到表面电荷存储的限制。这种情况下，可利用MIM介质电容器模型，并将其电极材料纳米化来提供超高电极面积，进一步增大容量密度和能量密度，从而获得兼顾高功率密度和高能量密度的储能器件。目前，常用的电极纳米材料有ZnO纳米棒、AAO纳米孔、Si纳米线和CNTs纳米管。其中具有独特空心管结构、大高宽比和短垂直电子传递路径的CNTs阵列已在该领域展示出了很大的应用潜力。然而，现阶段MIM电容器的整体性能仍然受到电极比表面积和电极纳米模板与衬底的结合强度的限制。
针对这一问题，西安交大化学学院杜显锋教授团队通过在Al衬底上激光刻蚀获得了空间多层垂直的VCNTs电极阵列，并以ALD技术沉积的SnO2/Al2O3/SnO2多层结构为介质电容器框架，层层构筑了MIM电容器。其中，激光蚀刻不仅助力空间多层VCNTs的制备，使其提供超高的电极面积，而且还在Al衬底上引入了Al2O3缓冲层，诱导了VCNTs的原位生长，保证了与Al衬底间的高结合强度。同时，垂直生长的VCNTs有利于介电层和阴极层在ALD沉积时的均匀全覆盖，避免了MIM电容器的微短路风险。该工作中制备的MIM电容器具有较高的面容量密度(0.47~1.92 mF/cm2)，可达到较高的能量密度(26 Wh/cm2)和功率密度(104 W/cm2)，且在1V电压下具有较低的漏电特性(5.7×10-7A /cm2)。此外，由ALD技术制备的膜层结构具有优良的致密性和均匀性，有效地阻止了环境中水分的侵蚀，使得MIM电容器表现出了优异的性能稳定性。

图1. (a,b)电容器测试结构示意图；(c-f)电容器C-V特性；(g)电容器阻抗谱；(h)平面电容密度分布。

(i)不同纳米结构模板电容器的等效平面电容密度比较图。

      该研究成果以题为Construction of Ultrahigh Capacity Density Carbon Nanotube Based MIM Capacitor发表在国际能源领域顶级期刊《Energy Storage Materials》（能源存储材料）上（影响因子为20.4）。该论文的第一作者为西安交大化学学院博士研究生郭媛，论文通讯作者是西安交大化学学院杜显锋教授和熊礼龙副教授。西安交通大学为唯一通讯单位。西安交大化学学院杜显锋教授长期从事电解电容器、锂（钠）离子电池、铝离子电池、超级电容器、柔性可穿戴传感器的电极材料、电介质、电解质、固体化、柔性化、一体化等研究，荣获教育部科技进步奖一等奖一项。目前已在Adv. Funct. Mater., Energy. Stor. Mater., Nano. Energy., J. Mater. Chem. A, Carbon, ACS Appl. Mater. Inter., Adv. Mater., Inorg. Chem. Front., J. Am. Ceram. Soc.等国际知名学术期刊和国际会议上发表相关研究论文70余篇，申请发明专利近50项。

      论文链接：
      https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S2405829723004427
      杜显锋教授课题组主页：
      http://gr.xjtu.edu.cn/web/xianfengdu

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[专家学者] 西安交通大学杜显锋

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