北京大学工学院材料科学与工程系夏定国教授

chandler

夏定国博士、教授
北京大学工学院能源与资源工程系&材料科学与工程系教授, 教育部长江学者特聘教授
先进电池材料理论与技术北京市重点实验室主任
联系电话：010-62767962
电子邮箱：dgxia@pku.edu.cn
个人主页：http://www2.coe.pku.edu.cn/subpaget.asp?id=377


在锂离子电池材料、燃料电池催化剂及材料制备等领域做出了重要成绩。完成国家与省部级课题10余项；获国家发明专利20项；获得国家科技进步二等奖一项，北京市科学技术一等奖一项（基础类）。

教育经历：
北京科技大学博士
哈尔滨工业大学硕士
安徽工业大学学士

研究领域：
（1）锂插入化合物
（2）低铂及非铂催化剂
（3）材料模拟计算

背景资料：
多年来，主要从事材料物理化学的教学、研究工作。先后主讲了本科生、硕士生、博士生课程等10门。承担或完成了包括国家“863”课题、国家“973”课题以及国家自然科学基金课题在内的国家与省部级课题10余项；获国家发明专利20多项；获得国家与省部级科学技术奖励2项。在国内外学术期刊发表“SCI”收录论文100余篇；出版学术专著2部。

获得荣誉：
2009年，国家科技进步二等奖，排名第八。
2009年，北京市科学技术奖一等(基础类)，排名第一。

发表论文:
Li An, Huijun Yan, Xin Chen, Biao Li, Zhonghong Xia, Dingguo Xia*, Catalytic performance and mechanism of N-CoTiCoTiO3 catalysts for oxygen reduction reaction. Nano Energy, 2016, 20, 134–143
Biao Li, Ruiwen Shao, Huijun Yan, Li An, Bin Zhang, Hang Wei, Jin Ma, Dingguo Xia*, and Xiaodong Han*, Understanding the Stability for Li-Rich Layered Oxide Li2RuO3 Cathode. Adv. Funct. Mater. 2016, 26，1330－1337
Hang Wei, Jin Ma, Biao Li, Li An, Junli Kong, Pingrong Yu and Dingguo Xia*，Tuning ultrafine manganese oxide nanowire synthesis seeded by Si particles and its superior Li storage behaviors，NPG Asia Materials，2016, 8, e255, 1-9
Li An, HuijunYan, Biao Li, Jin Ma, Hang Wei, Dingguo Xia*, Highly active N–PtTe/reduced graphene oxide intermetallic catalyst for formic acid oxidation. Nano Energy, 2015, 15, 24–32
Peng, Manhua、Li, Biao、Yan, Huijun、Zhang, Dongtang、Wang, Xiayan*、Xia, Dingguo*、Guo, Guangsheng，Ruthenium-Oxide-Coated Sodium Vanadium Fluorophosphate Nanowires as High-Power Cathode Materials for Sodium-Ion，Angewandte Chemie International Edition, 54(22), pp 6452-6456, 2015
One-Step, Facile and Ultrafast Synthesis of Phase- and Size-Controlled Pt-Bi Intermetallic Nanocatalysts through Continuous-Flow Microfluidics，Zhang, DT  ; Wu, FX ; Peng, MH ; Wang, XY* ; Xia, DG* ; Guo, GS ，Journal of the American Chemical Society，137（19）: 6263-6269,2015
Huang, Weifeng、Zhou, Jing、Li, Biao、An, Li、Cui, Peixin、Xia, Wei、Song, Li、Xia, Dingguo*、Chu, Wangsheng、Wu, Ziyu，A New Route Toward Improved Sodium Ion Batteries: A Multifunctional Fluffy Na0.67FePO4/CNT Nanocactus，Small, 11(18), pp 2170-2176, 2015
Li, Biao、Yan, Huijun、Ma, Jin、Yu, Pingrong、Xia, Dingguo*、Huang, Weifeng、Chu, Wangsheng、Wu, Ziyu*，Manipulating the Electronic Structure of Li-Rich Manganese-Based Oxide Using Polyanions: Towards Better，Advanced Functional Materials, 24(32), pp 5112-5118, 2014
Chen, Ge; Li, Min; Li, Fan, Xia, Dingguo* ,Protein-Mediated Synthesis of Nanostructured Titania with Different Polymorphs at Room Temperature,Advanced Materials, 22:1258-1263,2010,
Chen, Ge; Wang, Zhenyao; Xia, Dingguo*;Whelk-like helixes of polypyrrole synthesized by electropolymerization, Advanced Functional Materials, 17: 1844-1848,2007

yanfan

从O3到O2:高能量密度锂离子电池正极材料的研究
主   办：能源与资源工程系
报告人：夏定国 教授
时   间：6月15日（周五）上午9：30
地   点：工学院1号楼212会议室
主持人：王习东


报告内容摘要：
探索高比容量长寿命的正极材料一直是锂离子电池的主要研究方向之一。富锂层状正极材料由于阳离子和阴离子共同参与氧化还原过程，可以释放很高的比容量，得到国内外广泛重视,研究和理解阴离子氧化还原机制对设计和修饰新型高比容量富锂正极材料具有重要意义。报告内容包括:1、通过将硼酸根引入层状富锂锰基材料体系中来调控其电子结构，降低了过渡金属3d态和氧的2p态的轨道交叠，从而减少了氧的电荷补偿，提高了材料结构的稳定性。2、发现富锂材料中过量的锂离子在过渡金属层中的存在提高了局域结构的柔性，有利于氧原子在参与电荷补偿的过程中形成类过氧根离子，并使局域结构发生柔性扭曲，释放体系的能量，从而有利于体系在阴离子氧化还原过程中的稳定性。3、通过掺杂不同量的B原子，调控Li2RuO3富锂材料的电子结构，及电化学性能。4、发现Li1.2Ti0.4Fe0.4O2在充放电过程中，其氧化还原贡献主要发生在O离子，而过渡金属的电子结构基本不变。揭示了阴离子氧化还原过程中的势垒过程以及动力学性能较差和电压滞后的根本原因。5、制备出具有单层超结构的O2型富锂材料, 能给出400 mAhg−1的高可逆容量,能量密度达1360wh／kg。通过单层的Li2MnO3激活使稳定阴离子氧的氧化还原反应成为可能。


报告人简介：
夏定国
北京大学工学院能源与资源工程系&材料科学与工程系教授, 教育部长江学者特聘教授 先进电池材料理论与技术北京市重点实验室主任
个人主页：http://www2.coe.pku.edu.cn/subpaget.asp?id=377
研究领域：
（1）低铂及非铂催化剂
（2）锂插入化合物
（3）材料模拟计算
背景资料：
多年来，主要从事材料物理化学的教学、研究工作。先后主讲了本科生、硕士生、博士生课程等10门。承担或完成了包括国家“863”课题、国家“973”课题以及国家自然科学基金课题在内的国家与省部级课题10余项；获国家发明专利20多项；获得国家与省部级科学技术奖励2项。在国内外学术期刊发表“SCI”收录论文150余篇；出版学术专著2部。
获得荣誉：
2009年，国家科技进步二等奖，排名第八。
2009年，北京市科学技术奖一等(基础类)，排名第一。

zhiji963

报告题目：阴离子氧化还原的研究进展
报告人：夏定国（北京大学教授，长江学者特聘教授）

报告人简介：
夏定国，北京大学教授。主要科研方向包括锂离子电池电极材料、金属间化合物催化剂及材料模拟计算。目前作为负责人承担国家重大研究计划“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”，2011-2016年获聘教育部长江学者特聘教授。
作为第一作者和通讯作者在Journal of the American Chemical Society， Angew. Chem. Int. Edt 和 Advanced Materials. 等期刊发表SCI收录论文130余篇。2010年获北京市科学技术奖一等(第一完成人) 。

报告时间：10月28号（周日）下午2点
报告地点：武汉大学化西210

huizhou

夏定国，北京大学工学院能源与资源工程系&先进材料与纳米技术系教授、博士生导师。北京大学工学院能源与资源工程系副主任。先进电池材料理论与技术北京市重点实验室主任。研究领域主要包括催化剂、锂插入化合物和材料模拟计算。

研究动态：

(1)传统的O3型富锂锰基材料在充放电过程中具有电压和容量衰减的缺点，夏定国（通讯作者）报道了O2型单层Li2MnO3超结构的富锂锰基材料，放点比容量达到400mAh g-1（能量密度为1360Wh kg-1），并解析了材料的高容量来自于材料内稳定的阴离子氧化还原反应。

文献链接：A High-Capacity O2-Type Li-Rich Cathode Material with a Single-Layer Li2MnO3 Superstructure. (Adv. Mater. 2018, 1707255. DOI: 10.1002/adma.201707255)

haorizi111

为了满足催化剂在实际应用中的需要，已经在精准控制催化剂组成、结构和形貌方面取得了显著的研究进展，尤其以一些新型的材料备受关注，包括高熵合金（HEA）、金属间化合物和具有高活性晶面的各向异性纳米晶等。尽管多组分HEA已经被广泛研究，但是目前已报道的HEA大多是无序固溶体。然而，结构有序的高熵金属间化合物（HEI）具有更显著的物理化学性质，但由于合成过程需要高温退火来克服高的无序-有序化相变能垒，因此不可避免地导致块状结构或相分离现象。因此，迫切需要进一步考察HEI在能源相关领域中的应用。此外，构建活性晶面也是提高催化剂活性的关键，但是探索催化剂中更有效的高活性晶面仍存在重大挑战，而将HEI的低指数面转化为高活性晶面也是非常有意义的。

      鉴于此，北京大学夏定国教授等人报道了一种具有超高活性晶面的结构有序的PtIrFeCoCu HEI（PIFCC-HEI）纳米颗粒，并实现了卓越的ORR催化性能，可以作为高效的氢氧燃料电池阴极催化剂。这项工作不仅为催化剂中高活性晶面的构筑开辟了一条新思路，而且强调了结构有序的HEI纳米颗粒在实际燃料电池和其他能源相关应用中的重要地位。
       本文要点：
       1) 采用简单的化学共还原和后续热处理方法，直接在碳载体上构建了结构有序的PIFCC-HEI纳米粒子，其在碳载体上均匀分布，平均直径为6 nm，一系列物理表征均证实了该纳米颗粒为结构有序的高熵金属间化合物结构；
        2) 在0.1 M HClO4电解质中，所制备的PIFCC-HEI的ORR半波电位为0.894 V，在0.9 V电位下的比活性达到4.06 mA cm-2，质量活性达1.29 A mgnoble metal-1，优于无序高熵合金和商业Pt/C催化剂。在连续循环60000圈以后，PIFCC-HEI的半波电位仅衰减9 mV，具有优异的稳定性；
       3) 将PIFCC-HEI作为阴极催化剂组装燃料电池膜电极，在1.0 bar的条件下可以达到1.73 W cm-2的峰值功率密度，在0.4 V的电位下可以提供4.25 A cm-2的电流密度，并可以在1 A cm-2的电流密度下稳定地运行80 h，优于用商业Pt/C组装的膜电极；
       4) 理论计算和实验结果证实了PIFCC-HEI的优异ORR和燃料电池性能主要归因于其超高的活性晶面，特别是(001)面为ORR提供了最低的激活势垒、最佳的d带中心和电子结构，从而通过构建有序HEIs实现了传统低活性晶面到高活性晶面的转变。
      Guang Feng, et al., Engineering structurally ordered high-entropy intermetallic nanoparticles with high-activity facets for oxygen reduction in practical fuel cells. J. Am. Chem. Soc., doi: 10.1021/jacs.3c00868.