基于MOFs前驱体绿色可控制备纳米金属（氢）氧化物及其超级电容器性能

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基本信息

  • 批准号：
    21875285
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    孙道峰
  • 依托单位：
    中国石油大学（华东）
  • 学科分类：
    B0905.电能源化学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Energy crisis and environment pollution have seriously restricted the development of society. Therefore, the pursuit of sustainable and renewable energy storage and conversion technologies is the priority at the present time. Supercapacitors are believed to be one of the ideal solutions to the problems. This project focuses on the fabrication of porous metal hydroxide/metal oxide with high supercapacitor performance through a green method based on metal-organic frameworks. In this project, we plan to apply alkaline hydrolysis---calcination strategy to solve the ligand loss during the direct calcination method in the previous reports, which will significantly decrease the synthetic cost. Through this method, ultrathin nano metal hydroxide/metal oxide will be constructed and the relationship between the structure of secondary building units (SBUs) in the MOFs and the structure and properties of the resultant metal hydroxide/metal oxide will be further studied to reveal the effect of SBUs in the MOFs on the morphology and structure. The application of these materials on supercapacitors will be further studied in order to lay a solid foundation for the application of crystalline materials. We expect to publish 15 SCI papers including at least 8 papers with the IF > 4.0.
能源危机和环境污染已经严重的制约当前人类社会的发展，寻找化石能源的替代品迫在眉睫。超级电容器被认为是解决上述问题的有效方法之一。该项目拟以提高电极材料的性能为目的，以金属-有机框架物(MOFs)为前驱体，通过绿色合成方法，构筑具有优异超电存储性能的多孔金属氢氧化物/氧化物。该项目中，拟采取MOF材料的碱解—煅烧分步合成方法，解决MOF材料直接煅烧制备纳米金属氧化物所带来的配体损失的问题，并且降低合成成本。通过该方法制备具有超薄结构的纳米金属氧化物材料，研究MOF材料中次级构筑单元的结构与制备的金属氢氧化物/氧化物结构和性能的关系，揭示次级构筑单元对形成的纳米金属氢氧化物/氧化物形貌与结构的影响，重点研究所形成金属氢氧化物/氧化物在超级电容器方面的应用，为功能导向晶态材料的应用打下坚实的基础。预期发表15篇以上SCI收录的文章，影响因子大于4.0的8篇以上。

结项摘要

超级电容器具有高倍率性能及长循环寿命的优势，但其能量密度较低，亟需开发高性能电极材料提升器件能量密度。本项目基于不同金属-有机框架为模板，构筑和制备了单一金属或者混合金属（氢）氧化物纳米材料，并实现了对其形貌结构、尺寸大小、结晶性、比表面积、组分含量等的有效调控，实现了对有机配体的循环回收和利用，降低了材料合成成本，并实现了大规模合成。揭示并阐明了金属-有机框架物前驱体的各个结构特征因素对构筑纳米（氢）氧化物材料的电能存储性能的影响关系；通过对纳米材料的有效控制和裁剪，揭示了材料的微纳结构对电能存储性能的影响，实现了电能的高质量密度或者高体积密度存储。探明了这些材料作为超级电容器电极材料的可行性，为将其成功应用于商用电池提供理论依据和实验依据。

项目成果

期刊论文数量（48）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
"HOT" Alkaline Hydrolysis of Amorphous MOF Microspheres to Produce Ultrastable Bimetal Hydroxide Electrode with Boosted Cycling Stability.
非晶态 MOF 微球的“热”碱性水解可生产具有增强循环稳定性的超稳定双金属氢氧化物电极。
  • DOI：
    10.1002/smll.201904663
  • 发表时间：
    2019-12
  • 期刊：
    Small
  • 影响因子：
    13.3
  • 作者：
    Haobing Zhang;Ben Xu;Hao Mei;Yingjie Mei;Shiyu Zhang;Zhendong Yang;Zhenyu Xiao;Wenpei Kang;Daofeng Sun
  • 通讯作者：
    Daofeng Sun
Selective selenization of mixed-linker Ni-MOFs: NiSe2@NC core-shell nano-octahedrons with tunable interfacial electronic structure for hydrogen evolution reaction
混合连接体Ni-MOFs的选择性硒化：具有可调界面电子结构的NiSe2@NC核壳纳米八面体用于析氢反应
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2020.118976
  • 发表时间：
    2020-09-05
  • 期刊：
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子：
    22.1
  • 作者：
    Huang, Zhaodi;Yuan, Shuai;Sun, Daofeng
  • 通讯作者：
    Sun, Daofeng
Phytic acid assisted synthesis of carbon-coated Na3V2(PO4)3 as a superior cathode material for sodium ion batteries
植酸辅助合成碳包覆的Na3V2(PO4)(3)作为钠离子电池的优质正极材料
  • DOI：
    10.1016/j.mtcomm.2019.100855
  • 发表时间：
    2020-03-01
  • 期刊：
    MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Ma, Ping;Kang, Wenpei;Sun, Daofeng
  • 通讯作者：
    Sun, Daofeng
Stimuli-responsive structural changes in metal-organic frameworks
金属有机框架的刺激响应结构变化
  • DOI：
    10.1039/d0cc03197f
  • 发表时间：
    2020-08-25
  • 期刊：
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Liu, Zhanning;Zhang, Lu;Sun, Daofeng
  • 通讯作者：
    Sun, Daofeng
Accurately Regulating the Electronic Structure of NixSey@NC Core-Shell Nanohybrids through Controllable Selenization of a Ni-MOF for pH-Universal Hydrogen Evolution Reaction
通过 Ni-MOF 的可控硒化精确调控 NixSey@NC 核壳纳米杂化物的电子结构以实现 pH 通用析氢反应
  • DOI：
    10.1002/smll.202004231
  • 发表时间：
    2020-10-13
  • 期刊：
    SMALL
  • 影响因子：
    13.3
  • 作者：
    Huang, Zhaodi;Xu, Ben;Sun, Daofeng
  • 通讯作者：
    Sun, Daofeng

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其他文献

多酸基硫化态催化剂的加氢脱硫和电解水析氢应用
  • DOI：
    10.7536/pc210608
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    化学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    岳长乐;鲍文静;梁吉雷;柳云骐;孙道峰;卢玉坤
  • 通讯作者：
    卢玉坤

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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