Collaborative Research: SusChEM: Mechanistic origins of synergetic effects in plasma catalysis

合作研究:SusChEM:等离子体催化协同效应的机制起源

基本信息

  • 批准号:
    1703439
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2022-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1703211 / 1703439PI: Oehrlein, Gottlieb S. / Bruggeman, Peter J. Institution: University of Maryland College Park / University of Minnesota-Twin CitiesThe proposed collaborative research project aims at using a well-characterized atmospheric-pressure plasma source to enable well-controlled interactions of the plasma with earth-abundant catalysts. The activations of catalysts using plasmas holds great promise for increasing the efficiency of catalytic systems with potential applications in a broad spectrum industries, including chemical and materials synthesis, environmental remediation, and energy generation. The overriding goal of the proposed project is to investigate the underlying mechanisms that are responsible for the synergistic effects of plasma with catalysts. The plan is to correlate the magnitude of the plasma catalytic synergistic effect(s) with incident reactive species fluxes, along with changes in catalyst surface properties, and surface electronic structure. A careful systematic comparison of the different catalysts may elucidate the microscopic origins of the synergistic effect and explore potential plasma activation of thermally inactive catalysts. The project may lead to better understanding of the requirements for plasma conditions and catalysts to fully exploit the synergistic potential of plasma-catalyst systems.A mechanistic study is proposed that is aimed at providing atomistic insights to unravel the key mechanisms responsible for the synergistic effect(s) during plasma-catalyst interactions. Iron, nickel, cobalt, and copper supported catalysts (on alumina and silica supports) will be employed in this study. These catalysts vary strongly in thermal catalytic activities due to different electronic structure and surface-catalytic mechanisms. The investigation will be focused on studying atomistic surface modifications of the catalysts for the oxygen/methane model system as the plasma-surface interaction conditions are changed. This will include the impact of these surface changes on the products formed and their formation rates. Gas phase characterization will be achieved by molecular beam mass spectrometry and two-photon laser induced fluorescence. Surface characterization will include ellipsometry, ultra-violet and x-ray induced photoemission spectroscopy coupled with thermal desorption, and Fourier transform infrared spectroscopy. The proposed approach has the potential to make transformative changes to the current state-of-the-art by enabling a mechanistically informed design of catalysts ideally suited for plasma-catalyst synergies. In addition to training graduate and undergraduate students, the investigators plan to develop course material on plasma-catalysis and an interactive lecture for middle school students.
1703211 / 1703439PI:Oehrlein, Gottlieb S. / Bruggeman, Peter J. 机构:马里兰大学学院公园分校/明尼苏达大学双城分校拟议的合作研究项目旨在使用特征良好的大气压等离子体源来实现良好的控制等离子体与地球上丰富的催化剂的相互作用。使用等离子体活化催化剂对于提高催化系统的效率具有广阔的前景,并在化学和材料合成、环境修复和能源生产等广泛行业中具有潜在的应用前景。该项目的首要目标是研究等离子体与催化剂产生协同效应的潜在机制。该计划是将等离子体催化协同效应的大小与入射反应物种通量以及催化剂表面性质和表面电子结构的变化联系起来。对不同催化剂进行仔细的系统比较可以阐明协同效应的微观起源,并探索热惰性催化剂的潜在等离子体活化作用。该项目可能会导致更好地了解等离子体条件和催化剂的要求,以充分利用等离子体催化剂系统的协同潜力。提出了一项机制研究,旨在提供原子学见解,以揭示负责协同效应的关键机制( s) 在等离子体-催化剂相互作用期间。本研究将采用铁、镍、钴和铜负载型催化剂(在氧化铝和二氧化硅载体上)。由于不同的电子结构和表面催化机制,这些催化剂的热催化活性差异很大。该研究将重点研究当等离子体-表面相互作用条件发生变化时,氧气/甲烷模型系统催化剂的原子表面修饰。这将包括这些表面变化对形成的产品及其形成速率的影响。气相表征将通过分子束质谱和双光子激光诱导荧光来实现。表面表征将包括椭圆光度法、紫外线和 X 射线诱导光电子能谱与热解吸相结合,以及傅里叶变换红外光谱。 所提出的方法有可能通过实现最适合等离子体催化剂协同作用的催化剂的机械知情设计来对当前最先进的技术做出革命性的改变。除了培训研究生和本科生外,研究人员还计划为中学生开发等离子体催化课程材料和互动讲座。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tuning plasma parameters to control reactive species fluxes to substrates in the context of plasma catalysis
调整等离子体参数以控制等离子体催化背景下的活性物质通量
The 2022 Plasma Roadmap: low temperature plasma science and technology
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ac5e1c
  • 发表时间:
    2022-07-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    I. Adamovich;S. Agarwal;E. Ahedo;L. Alves;S. Baalrud;N. Babaeva;A. Bogaerts;A. Bourdon;P. Bruggeman;C. Canal;E. H. Choi;S. Coulombe;Z. Donkó;D. Graves;S. Hamaguchi;D. Hegemann;M. Hori;H. Kim;G. Kroesen;M. Kushner;A. Laricchiuta;X. Li;T. Magin;S. Mededovic Thagard;V. Miller;A. Murphy;G. Oehrlein;N. Puač;R. M. Sankaran;S. Samukawa;M. Shiratani;M. Šimek;N. Tarasenko;K. Terashima;E. Thomas Jr;J. Trieschmann;S. Tsikata;M. Turner;I. J. Van der Walt;M. V. D. van de S;en;en;T. von Woedtke
  • 通讯作者:
    T. von Woedtke
Absolute spatially and time‐resolved O, O 3 , and air densities in the effluent of a modulated RF‐driven atmospheric pressure plasma jet obtained by molecular beam mass spectrometry
通过分子束质谱法获得调制 RF 驱动的大气压等离子体射流流出物中的绝对空间和时间分辨 O、O 3 和空气密度
  • DOI:
    10.1002/ppap.201900163
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Jiang, Jingkai;Luo, Yuchen;Moldgy, Ankit;Aranda Gonzalvo, Yolanda;Bruggeman, Peter J.
  • 通讯作者:
    Bruggeman, Peter J.
Investigation of the Mechanisms Underpinning Plasma-Catalyst Interaction for the Conversion of Methane to Oxygenates
研究甲烷转化为含氧化合物的等离子体-催化剂相互作用的机制
  • DOI:
    10.1007/s11090-022-10251-5
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Jiang, Jingkai;Bruggeman, Peter J.
  • 通讯作者:
    Bruggeman, Peter J.
Characterization of plasma catalytic decomposition of methane: role of atomic O and reaction mechanism
甲烷等离子体催化分解表征:原子O的作用及反应机理
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ac4728
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Li, Yudong;Jiang, Jingkai;Hinshelwood, Michael;Zhang, Shiqiang;Bruggeman, Peter J;Oehrlein, Gottlieb S
  • 通讯作者:
    Oehrlein, Gottlieb S
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Peter Bruggeman其他文献

Time-resolved optical emission spectroscopy of nanosecond pulsed discharges in atmospheric-pressure N2 and N2/H2O mixtures
大气压 N2 和 N2/H2O 混合物中纳秒脉冲放电的时间分辨发射光谱
  • DOI:
    10.1088/0022-3727/45/34/345201
  • 发表时间:
    2012-08-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    van der Rm Ruud Horst;T. Verreycken;V. Veldhuizen;Peter Bruggeman
  • 通讯作者:
    Peter Bruggeman
Temporally resolved ozone distribution of a time modulated RF atmospheric pressure argon plasma jet: flow, chemical reaction, and transient vortex
时间调制射频大气压氩等离子体射流的时间解析臭氧分布:流动、化学反应和瞬态涡流
  • DOI:
    10.1088/0963-0252/24/4/045015
  • 发表时间:
    2015-07-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    S. Zhang;A. Sobota;V. Veldhuizen;Peter Bruggeman;Peter Bruggeman
  • 通讯作者:
    Peter Bruggeman
Plasma-Liquid Interactions
等离子体-液体相互作用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016-09-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Peter Bruggeman;M. Kushner;Bruce R. Locke;J. Gardeniers;William Graham;David B. Graves;R. Hofman;D. Marić;Jonathan P. Reid;E. Ceriani;D. F. Rivas;J. E. Foster;S. Garrick;Yury Gorbanev;S. Hamaguchi;Felipe Iza;H. Jablonowski;Edita J. Klimova;Juergen F. Kolb;F. Krčma;Petr Lukes;Z. Machala;I. Marinov;Davide Mariotti;S. M. Thagard;Daisuke Minakata;C. Neyts;Joanna Pawlat;Z. L. Petrović;R. Pflieger;S. Reuter;Dc Daan Schram;Sandra Schröter;M. Shiraiwa;B. Tarabová;Peichun Amy Tsai;J. Verlet;T. Woedtke;Kevin R. Wilson;Kyuichi Yasui;G. Zvereva
  • 通讯作者:
    G. Zvereva
Validation of gas temperature measurements by OES in an atmospheric air glow discharge with water electrode using Rayleigh scattering
使用瑞利散射验证水电极大气辉光放电中 OES 测量的气体温度
  • DOI:
    10.1088/0963-0252/20/2/024002
  • 发表时间:
    2011-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    T. Verreycken;Van Gessel;A. Pageau;Peter Bruggeman
  • 通讯作者:
    Peter Bruggeman
Absolute OH density measurements in an atmospheric pressure dc glow discharge in air with water electrode by broadband UV absorption spectroscopy
通过宽带紫外吸收光谱法利用水电极测量空气中大气压直流辉光放电中的绝对 OH 密度
  • DOI:
    10.1088/0022-3727/48/42/424008
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Qing Xiong;Zhiqiang Yang;Peter Bruggeman
  • 通讯作者:
    Peter Bruggeman

Peter Bruggeman的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Peter Bruggeman', 18)}}的其他基金

NSF-DFG Confine: Plasma-Catalysis in Confined Spaces for Cold Start NOx Abatement in Automotive Exhaust
NSF-DFG Confine:密闭空间中的等离子体催化用于冷启动汽车尾气中的氮氧化物减排
  • 批准号:
    2234270
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: ECO-CBET: Plasma-Assisted Dehalogenation of Persistent Halogen-Containing Waste Streams
合作研究:ECO-CBET:持久性含卤素废物流的等离子体辅助脱卤
  • 批准号:
    2318493
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
GCR: Collaborative Research: Plasma-Biofilm Interactions at the Intersection of Physics, Chemistry, Biology and Engineering
GCR:合作研究:物理、化学、生物学和工程学交叉点的等离子体-生物膜相互作用
  • 批准号:
    2020695
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Understanding Plasma-Liquid Interactions Through Controlled Plasma-Microdroplet Experiments and Modeling
合作研究:通过受控等离子体-微滴实验和建模了解等离子体-液体相互作用
  • 批准号:
    1903151
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
2018 Plasma Processing Science: Fundamental Insights in Plasma Processes
2018 等离子体加工科学:等离子体工艺的基本见解
  • 批准号:
    1824150
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
2016 Plasma Processing Science: Plasmas with Complex Interactions: Exploiting the Non-Equilibrium.
2016 等离子体处理科学:具有复杂相互作用的等离子体:利用非平衡。
  • 批准号:
    1615381
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
2016 Plasma Processing Science: Plasmas with Complex Interactions: Exploiting the Non-Equilibrium.
2016 等离子体处理科学:具有复杂相互作用的等离子体:利用非平衡。
  • 批准号:
    1615381
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Unraveling the Unique Properties of Transient Discharges in Bubbles and Liquid Water
揭示气泡和液态水中瞬态放电的独特性质
  • 批准号:
    1500135
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

多场耦合条件下固态金属锂电池枝晶生长和界面电化学反应机制原位电镜研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    260 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
高低温液相电化学原位透射电镜样品杆研究平台的研制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    693.52 万元
  • 项目类别:
    国家重大科研仪器研制项目
液体环境下MXene电极材料电化学储能机理的原位透射电镜研究
  • 批准号:
    11804106
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    29.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
低维金属纳米材料化学置换反应机理的原位液体环境球差校正透射电子显微学动态研究
  • 批准号:
    11874001
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
原位透射电镜研究高硫负载量锂硫电池硫正极材料的单体锂化及其电化学性能
  • 批准号:
    11804048
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: SUSCHEM: Engineering Polymer-Nanocatalyst Membranes for Direct Capture of CO2 and Electrochemical Conversion to C2+ Liquid Fuel
合作研究:SUSCHEM:用于直接捕获 CO2 和电化学转化为 C2 液体燃料的工程聚合物纳米催化剂膜
  • 批准号:
    2324346
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SUSCHEM: Engineering Polymer-Nanocatalyst Membranes for Direct Capture of CO2 and Electrochemical Conversion to C2+ Liquid Fuel
合作研究:SUSCHEM:用于直接捕获 CO2 和电化学转化为 C2 液体燃料的工程聚合物纳米催化剂膜
  • 批准号:
    2324345
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SusChEM: Collaborative Research: Identification of the critical length scales and chemistries responsible for the anti-fouling properties of heterogeneous surfaces
SusChEM:合作研究:确定负责异质表面防污性能的临界长度尺度和化学成分
  • 批准号:
    2023847
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SusChem Collaborative Research: Process Optimization of Novel Routes for the Production of bio-based Para-Xylene
SusChem 合作研究:生物基对二甲苯生产新路线的工艺优化
  • 批准号:
    2005905
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
SusChEM: Collaborative Research: Efficient biological activation and conversion of short-chain hydrocarbons
SusChEM:合作研究:短链碳氢化合物的高效生物活化和转化
  • 批准号:
    1938893
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 20万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了