12月10日下午，应智能所黄行九研究员的邀请，中国科学技术大学材料科学与工程专业季恒星教授做客智能所创新论坛，并做了题为“碳材料在电化学储能方面的功能和机制”学术报告。

季恒星课题组一直致力于低维（一维/二维）碳基纳米结构的研究，探索低维碳纳米结构的尺寸效应和表/界面效应对碳纳米材料物理化学性质的影响。研究体系主要包括石墨烯、碳纳米管、有机纳米材料薄膜和纳米线，以及碳纳米复合材料。

本次报告，季恒星教授表明缺陷与异质原子的引入会改变碳材料的电子结构，进而改变量子电容的大小。而量子电容是限制双电层电容的一个重要因素。进一步的研究发现，缺陷与异质原子改变电子结构的方式却截然不同。缺陷提高了碳材料的电子态密度（DOS），这直接提高了量子电容，进而提高了双电层电容。异质原子掺杂主要改变的是碳材料的费米能级（Fermi level），对电子态密度的影响相对可以不计，因此对双电层电容的影响强度还与电化学窗口的位置相关。

此外，黑磷是一种二维直接带隙半导体，具有优异的光电特性，较高的理论容量，但是在自然环境下极易被氧化分解，化学稳定性较差,导致黑磷基复合材料的实际容量低于预期。季恒星教授课题组制备了一种三元复合材料，包含黑磷，石墨和聚苯胺（BP-G / PANI）（BP质量大于65％）。该三元复合材料提供优化的离子通道（电解质→PANI→BP-G→BP），能降低电极的电荷转移电阻，打开了黑磷的离子通道，大大提高了黑磷的充放电循环能力。报告结束后，季恒星教授就材料设计的思路等问题同参会师生进行了热烈地交流与探讨。

（供稿：纳米材料与环境检测研究室）