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美国华盛顿大学曹国忠教授做客百年兰大名家讲坛
并作第156场学术报告

【来源:物理学院 | 发布日期:2017-06-08 | 作者:null 】     【选择字号:

报告时间:2017613日(星期二)上午9:30

报告地点:逸夫科学馆报告厅

人:曹国忠教授 美国华盛顿大学

报告题目:The design of nanostructures and interfaces for energy conversion and storage能量转换和存储中纳米结构和界面的设计)

报告计划:

Nanostructured materials possess unique physical properties that are not found in their bulk counterparts, and some properties can be tailored by change the characteristic dimension of the nanomaterials. Devices and systems based on appropriately designed and fabricated nanostructures and nanomaterials can demonstrate remarkably enhanced performances. The large specific surface area and short ions diffusion distance can surely enhance the interface properties and transport kinetics, while the surface energy and defects will impact the phase transition and reaction thermodynamics. In this presentation, four examples will be used to illustrate how performances of energy conversion and storage devices can be appreciably tuned and improved through careful design and engineering of materials on the nanometer and micrometer scales and through surface chemistry modification. The first example is how the control of nanostructures and surface chemistry of photo-anodes can affect the power conversion efficiency in quantum dot sensitized solar cells and perovskite solar cells. The second example is nanostructured electrodes for lithium-ion batteries. Nanostructured electrodes have demonstrated specific energy and specific power improvements with excellent cycling stability. Further enhancement in energy density can be achieved through introduction of defects and modification of surface chemistry. The third example would be the control and manipulation of porous structure and surface chemistry of carbon for supercapacitors. Lastly the impacts of nanostructure and surface chemistry of carbon matrix on the hydrogen release from coherent carbon-hydride nanocomposites would be discussed.纳米结构材料具有块体材料所没有的独特物理性质,而且通过改变纳米材料的维度便可以调节其相应的部分性质。基于合理设计和制备的纳米结构器件和系统能够展现出更加出众的性能。大的比表面积和短的离子扩散路径能够分别增强纳米材料的界面特性和离子传输动力学,而表面能和缺陷则分别能够影响相变和反应热力学。在该报告中,我们通过四个实际应用的实例来阐述如何通过纳米或微米材料设计和功能化及表面化学修饰等手段实现能量转换和存储器件的性能的调控。第一个实例是如何通过控制量子点敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池中光阳极纳米结构和表面化学实现对电池转换效率的提高;第二个是离子电池中电极结构的纳米化有助于其比能量和比功率的改善和长寿命的实现,如何通过在电极中引入缺陷和表面化学修饰增强其能量密度是这部分的主要内容;第三个实例是如何通过表面化学工程和多孔结构的调控实现基于碳材料的电化学电容器性能的优化;第四个是讨论碳基材料表面化学工程和纳米结构调控对碳氢纳米材料中氢释放的影响。

涉及学科领域及受众:物理、材料和化学学科及其交叉学科的老师和研究生

 

曹国忠教授简介:

19827月中国华东理工大学获得学士学位,19851月中国科学院上海硅酸盐研究所获得硕士学位,19914月荷兰爱因霍芬科技大学获得博士学位。19969至今担任美国华盛顿大学材料科学与工程系波音-施泰纳讲席教授、化学工程系教授、和机械工程系兼职教授。大连理工大学“千人计划-B”特聘教授、北京科技大学和西安电子科技大学兼职教授。现兼任《纳米研究年报》(Annual Review of Nano Research)主编,《纳米光子学杂志》(Journal of Nanophotonics),《中国科学材料》(Science China Materials)和《科学通报》(Science Bulletin)副主编、《纳米能源》(Nano Energy),《储能材料》(Energy Storage Materials),《先进电子材料》(Advanced Electronic Materials)和《颗粒与颗粒系统特性》 (Particles and Particle System Characterization)编委。兼任13个国家的52个大学和国家实验室的外籍学术评委和24个国家的50个基金机构的项目评审专家。

发表学术论文600余篇(其中包括32篇综述论文),外文论著8部,负责编撰会议论文集4期。为汤森路透高被引科学家之一(谷歌学术总引用次数:24500次,H因子:75)。获得17项美国授权发明专利和16项国际发明专利申请。专著“Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications”已经翻译并以俄文和中文出版,在美国、加拿大、瑞典、日本、法国、荷兰、澳大利亚、南非、印度、韩国、 墨西哥、及伊朗等100 多个大学被列为教科书。近5年承担美国自然科学基金、美国空军科学研究办公室、美国陆军研究办公室、美国能源部、西北太平洋国家重点实验室、英特尔公司、波音公司等各项研究项目26余项。