中国科学技术大学材料科学与工程系季恒星

zhudongchuji

季恒星，博士、中国科学技术大学教授。于2003年7月在中国科学技术大学应用化学系取得学士学位，2008年7月在中国科学院化学研究所取得博士学位。2008年7月至2010年8月在德国莱布尼茨固态与材料研究所任洪堡学者，2010年9月至2013年7月在美国德克萨斯州大学奥斯汀分校从事博士后研究，2013年8月加入中国科学技术大学化学与材料学院任教授、博士生导师、课题组负责人。目前主持国家自然科学基金面上项目和国际合作项目。近年来从事低维碳纳米材料的结构调控、电化学储能性质、规模化制备技术与应用研究。发表SCI收录论文70余篇，总引用6000余次，h因子37。近五年的第一/通信作者论文发表在包括J. Am. Chem. Soc.(3篇)、Angew. Chem. Int. Ed.(2篇)、Adv. Mater.(6篇), Nature Commun.(1篇) 等国际主流学术期刊上。18年中国科学院“百人计划”终期评估获评优秀，获得中组部“青年拔尖”人才计划支持。
姓 名:季恒星
生日籍贯:1980年6月,安徽
联系地址:中国科学技术大学材料科学与工程系安徽省合肥市金寨路96号，230026
电话传真:
电话:0551-63607290(O), 0551-63600133(Lab);
传真: 0551-63607290

教育研究背景：
2013年8月至今　　 　　 ：教授，中国科学技术大学　　　　　　
2010年9月 - 2013年7月：美国德克萨斯大学奥斯汀分校（奥斯汀），美国
　　　　　　　　 　　　　　（博士后）
2008年7月 - 2010年8月：德国莱布尼兹固体材料研究所（德累斯顿），德国
　　　　　　　　　　　　　 （博士后，洪堡学者）
2003年9月 - 2008年6月：中国科学院化学研究所（博士）
1999年9月 - 2003年6月：中国科学技术大学（学士）

研究兴趣：
低维碳纳米材料；材料电化学；柔性化学电源

在研项目：
Ø 中国科学院‘百人计划’启动经费.

代表性文章：
1.　　  X. J. Zhu, H. D. Zhai, W. Y. Wu, W. C. Zeng, Y. X. Du, Y. Zhong, Z. Yan, H. X. Ji*, Y. W. Zhu*, Manipulating Size of Lithium Vanadium Phosphate with Reduced Graphene Oxide: towards High-Performance Composite Cathode for Lithium Ion Batteries, Sci. Rep. 2014, 4, 5768. (Corresponding Author)
2.　　  H. X. Ji, X. Zhao, Z. H. Qiao, J. Jung, Y. W. Zhu, Y. L. Lu, L. L. Zhang*, A. H. MacDonald, R. S. Ruoff*, Capacitance of Carbon-based Electrical Double-Layer Capacitors, Nature Commun. 2014, 5, 3317.
3.　　  H. X. Ji, D. P. Sellan, M. T. Pettes, X. H. Kong, J. Y. Ji, L. Shi*, R. S. Ruoff*, Enhanced Thermal Conductivity of Phase Change Materials with Ultrathin-Graphite Foams for Thermal Energy Storage, Ener. Environ. Sci., 2014, 7, 1185.
4.　　  J. Ji, H. X. Ji*, L. L. Zhang, X. Zhao, X. Bai, X. Fan, F. Zhang, R. S. Ruoff*, Graphene-Enchapsulated Si on Ultrathin-Graphite Foam as Anode for High Capacity Lithium-Ion Batteries, Adv. Mater., 2013, 25, 4673. (Corresponding Author)
5.　　  H. X. Ji, L. L. Zhang, M. T. Pettes, H. F. Li, S. S. Chen, L. Shi, R. Piner, R. S. Ruoff*, Ultra-Thin Graphite Foam: a Three-Dimensional Conductive Network for Battery Electrodes, Nano Lett., 2012,12, 2446.
6.　　  H. X. Ji, Y. F. Hao, Y. J. Ren, M. Charlton, W. H. Lee, Q. Z. Wu, H. F. Li, Huifeng; Y. W. Zhu, Y. P. Wu, R. Piner, R. S. Ruoff*, Graphene Growth Using a Solid Carbon Feedstock and Hydrogen,ACS Nano, 2011,5, 7656.
7.　　  F. F. Cao, J. W. Deng, S. Xin, H. X. Ji*, O. G. Schmidt, L. J. Wan*, Y. G. Guo*, Cu-Si Nanocable Arrays as High-Rate Anode Materials for Lithium-Ion Batteries, Adv. Mater., 2011, 23, 4415. (Corresponding Author)
8.　　  H. X. Ji, X. L. Wu, L. Z. Fan, C. Krien, F. Irina, Y. F. Mei*, Y. G. Guo*, O. G. Schmidt, Self-Wound Composite Nanomembranes as Electrode Materials for Lithium Ion Batteries, Adv. Mater., 2010, 22,4591.
9.　　  F. Ding*, H. X. Ji*, Y. F. Mei*, A. Rastelli, O. G. Schmidt,Stretchable Graphene: A Close Look at Fundamental Parameters through Biaxial Straining, Nano Lett., 2010, 10, 3453. (Corresponding Author)
10.　  H. X. Ji, J. S. Hu, Y. G. Guo, W. G. Song, L. J. Wan*, Ion-Transfer Based Growth: a Mechanism for CuTCNQ Nanowire Formation, Adv. Mater., 2008, 20, 4879.

erbi

中科大：二维材料黑磷的稳定性研究取得新进展

中国科学技术大学季恒星、武晓君教授组合作，在二维材料黑磷的稳定性研究方面取得进展。研究者通过跟踪、分析黑磷在水中的分解产物和结构演化过程，结合理论计算明确了导致黑磷在水中分解的关键因素，发现了该反应动力学特征和边界优先反应特征，并基于此发现了黑磷在水中的长期、稳定保存。相关研究结果以“Degradation Chemistry and Stabilization of Exfoliated Few-Layer Black Phosphorus in Water”为题，发表在《Journal of the American Chemical Society》（DOI: 10.1021/jacs.8b02156）上。论文的共同第一作者为博士生张泰铭和博士生万阳阳。

黑磷是一种二维直接带隙半导体，具有优异的光电特性，但是在自然环境下极易被氧化分解。这严重阻碍了对黑磷本征物理、化学性质的深入研究和应用开发。截至目前，研究人员对黑磷的降解机制还未形成统一认识：一些观点认为黑磷的分解离不开光的活化，其中光、氧和水需要共同作用才能引起黑磷分解；另有观点认为氧是引起黑磷降解的主要因素而非水；还有观点却认为水是引起黑磷降解的主要因素，黑磷在水中无法稳定存在。

在该项工作中，研究者实时监测黑磷在水中的降解产物（PO23-,PO33-和PO43-）浓度和结构在不同环境下的变化规律，明确了氧作为黑磷分解的核心条件，而光照仅仅起到加速作用，发现黑磷的分解速率与层数无关，进而明确了黑磷在水中分解的准一级平行反应动力学特征。在此基础上发现黑磷在除氧的水中，即使在光照条件下，保存15天后仅仅分解0.9 mol%。

论文的共同第一作者为博士生张泰铭和博士生万阳阳。该项研究得到了国家自然科学基金、中科院百人计划的资助。

tianranqi

季恒星JACS：揭示石墨烯电极上OER过电位的原因

为了开发Li-O2电池有效的正极材料，Hengxing Ji和Shen Ye课题组在二甲基亚砜（DMSO）溶剂中研究了单层石墨烯的ORR和OER反应。溶剂在石墨烯电极表面上的吸附和解吸行为通过ORR和OER期间产生固有表面选择性的和频振动光谱（SFG）来评估。在LiClO4/DMSO溶液中石墨烯电极表面上初始ORR沉积Li2O2后，SFG显示，随后氧化Li2O2的OER优先在Li2O2和石墨烯之间的界面处进行，而不是在Li2O2之间的界面处进行。因此，OER倾向于通过在大部分沉积Li2O2被氧化之前减小它们的接触面积来降低Li2O2和石墨烯之间的电导率，这是OER高过电位的原因。

Peng Q, Che J, Ji H, et al. Origin of the Overpotential for the Oxygen Evolution Reaction on a Well-defined Graphene Electrode Probed by in situ Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy[J].Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b08285

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b08285

wangfei

J. Am. Chem. Soc. : 嵌入氮掺杂石墨烯中的单原子钴催化剂助力高硫含量锂硫电池

中国科学技术大学季恒星教授、武晓君教授、合肥工业大学孔祥华副教授(共同通讯作者)等报道了嵌入氮掺杂石墨烯中的单分散钴原子(Co-N/G)可以触发多硫化锂的表面介导反应，并在J. Am. Chem. Soc.上发表了题为“Cobalt in Nitrogen-Doped Graphene as Single-Atom Catalyst for High-Sulphur Content Lithium-Sulphur Batteries”的研究论文。结合原位X射线吸收光谱和第一性原理计算，作者发现Co-N-C配位中心作为双功能电催化剂分别促进放电和充电过程中Li2S的形成和分解。具有高达90% S质量比的S@Co-N/G复合材料具有1210 mAh·g-1的质量容量以及5.1 mAh·cm-2的面积容量，电极盘上的S负载量为6.0 mg·cm-2时，0.2 C下100个循环后每个循环容量衰减率为0.029 %。

作者证明嵌入单独Co原子的N掺杂石墨烯是一种用于支撑Li-S电池中S的前景良好的碳基主体材料。结合XPS、TEM和XAS分析的结果，作者得出结论，在Co-N/G中，Co原子嵌入在N掺杂的石墨烯晶格中并与N原子配位形成Co-N-C配位中心，并且两个相邻的Co原子之间的平均距离估计约为1 nm。原位XAS和第一性原理计算表明，Co-N-C配位中心分别促进放电和充电过程中Li2S的形成和分解。因此，即使在90 wt%的超高S质量比下，Co-N/G也具有较高的S利用率以及1210 mAh·g-1的质量容量。此外，在含S@Co-N/G电极的S负载量高达6.0 mg·cm-2时，复合材料在0.2 C下经过100次循环后的面积容量为5.1 mAh·cm-2，之后每个周期容量衰减率为0.029 %。该工作为利用单原子催化剂设计先进的导电主体提供了重要参考，可能对使用多电子化学的高性能Li-S电池以及其他电化学储能器件的开发产生重大影响。

文献链接：Cobalt in Nitrogen-Doped Graphene as Single-Atom Catalyst for High-Sulphur Content Lithium-Sulphur Batteries (J. Am. Chem. Soc., 2019, DOI: 10.1021/jacs.8b12973)

nvshi

报告题目：碳材料在储能电化学过程中的功能与机制
报告人：季恒星教授, 中国科学技术大学应用化学系
时间：9月6日上午8:30
地点：厦门大学化四112教室


报告摘要：
电化学储能成为实现可再生能源高效利用的关键途径。其中，电化学是储能器件工作的基本原理，碳材料是广泛应用于电化学储能器件的核心材料，它能依据电化学原理的不同而扮演不同角色，是能源化学和材料化学研究的重要内容。碳材料多变的电化学性质来源于碳原子丰富的成键形式，能在多级尺度下搭建复杂的结构，并派生出不同的电学、电化学性质。以有序碳纳米结构已有理化性质为起点，通过化学手段有效调控碳纳米材料结构并发展进一步的制备技术，理解碳材料在储能电化学过程中的功能与机制是本领域的研究难点之一。我们将汇报最近围绕碳纳米结构在电化学储能中的关键功能与机制方面所取得的研究进展。


报告人简介：
季恒星，博士、教授。于2003年7月在中国科学技术大学应用化学系取得学士学位，2008年7月在中国科学院化学研究所取得博士学位。2008年7月至2010年8月在德国莱布尼茨固态与材料研究所任洪堡学者，2010年9月至2013年7月在美国德克萨斯州大学奥斯汀分校从事博士后研究，2013年8月加入中国科学技术大学化学与材料学院任教授、博士生导师、课题组负责人。目前主持国家自然科学基金面上项目和国际合作项目。近年来从事低维碳纳米材料的结构调控、电化学储能性质、规模化制备技术与应用研究。发表SCI收录论文70余篇，总引用6000余次，h因子37。近五年的第一/通信作者论文发表在包括J. Am. Chem. Soc.(3篇)、Angew. Chem. Int. Ed.(2篇)、Adv. Mater.(6篇), Nature Commun.(1篇) 等国际主流学术期刊上。18年中国科学院“百人计划”终期评估获评优秀，获得中组部“青年拔尖”人才计划支持。

xiayu

金属锂负极固态电解质界面膜的化学成分与力学性质研究
批准号        21975243       
学科分类        化学电源 ( B050803 )
项目负责人        季恒星       
依托单位        中国科学技术大学
资助金额        67.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日