电化学催化加氢处理木质素模型物与电化学析氧的耦合

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21706081
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0811.生物质转化与轻工制造
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Nowadays, it is a global challenge to address energy crisis and environmental pollution. Being a sustainable energy carrier and green source of chemicals, lignin and its derivatives have been of paramount importance to address these two issues. This project aims to fabricate a new type of self-standing electrodes and subsequently design an electrolysis process which couples electrochemical catalytic hydrogenation (ECH) of lignin model compounds in the cathode with water oxidation in the anode. The self-standing electrodes consist of active MNiCu (M=Pt, Rh, Pd) nanoparticles supported by three-dimensional carbon nanofibers/carbon felt. Using phenol, guaiacol, 4-cresol and catechol as model compounds, the ECH activity of the electrodes are explored. Emphasis was placed on correlating the structures of the electrodes with their catalytic activity. The effects of experimental conditions such as the composition of electrolyte, concentrations of substrates, etc on the conversion of lignin model compounds will be studied. It is expected that the optimized electrodes show outstanding electrochemical (e.g. energy efficiency and current density) and catalytic (reaction rate and selectivity) performance. Considering the limited utilization of lignin in China, this project could be of significance to pave a new routine to conversion and utilization of lignin and its derivatives.
能源危机与环境恶化是当今世界面临的两个重大挑战。作为一种可持续性能源与化学品来源,木质素的高效转化与利用对解决能源与环境问题具有重大意义。本项目拟构建一类新型的自支撑电极,实现木质素模型物电催化加氢(阴极)与电化学析氧(阳极)的耦合。自支撑电极以多元金属MNiCu (M为Pt, Rh或Pd) 纳米颗粒为活性组分,负载于碳纳米纤维/碳毡三维多尺载体。以苯酚、愈疮木酚、儿茶酚、4-甲基苯酚为木质素模型物,重点考察自支撑电极组成、催化剂颗粒结构对底物的电催化加氢活性,阐明电极的构效关系;研究实验条件(如电解质组成、底物浓度等)对木质素衍生物转化的影响;期望优化后的自支撑电极具有较好的电化学性能(能量效率、电流密度)与催化活性(反应速率、选择性)。鉴于我国木质素利用现状,上述应用基础研究工作的适时开展对我国木质素的高效转化与利用具有重要意义。

结项摘要

能源危机与环境恶化是当今世界面临的两个重大挑战。作为一种可持续性能源与化学品来源,木质素的高效转化与利用对解决能源与环境问题具有重大意义。本项目拟构建一类新型的自支撑电极,实现木质素模型物电催化加氢(阴极)与电化学析氧(阳极)的耦合。自支撑电极以多元金属MNiCu (M为Pt, Rh或Pd) 纳米颗粒为活性组分,负载于碳纳米纤维/碳毡三维多尺载体。以苯酚、愈疮木酚、儿茶酚、4-甲基苯酚为木质素模型物,重点考察自支撑电极组成、催化剂颗粒结构对底物的电催化加氢活性,阐明电极的构效关系;研究实验条件(如电解质组成、底物浓度等)对木质素衍生物转化的影响;基于该项目的实施,培养硕士研究生2名,本科生3名,发表高水平论文15篇,申请专利5项,圆满完成项目申请书设定目标。

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(7)
Deactivation of bimetallic nickel-copper alloy catalysts in thermocatalytic decomposition of methane
双金属镍铜合金催化剂在甲烷热催化分解中的失活
  • DOI:
    10.1039/c8cy00339d
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Catalysis Science & Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Shen Yi;Ge Moyan;Lua Aik Chong
  • 通讯作者:
    Lua Aik Chong
Exceptional Performance of Hierarchical Ni–Fe (hydr) oxide@NiCu Electrocatalysts for Water Splitting
多级Ni-Fe(氢)氧化物@NiCu水分解电催化剂的卓越性能
  • DOI:
    10.1002/adma.201806769
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Yongfang Zhou;Zixu Wang;Ziyan Pan;Le Liu;Jingyu Xi;Xuanli Luo;Yi Shen
  • 通讯作者:
    Yi Shen
Nickel-Copper Alloy Encapsulated in Graphitic Carbon Shells as Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction
石墨碳壳封装的镍铜合金作为析氢反应的电催化剂
  • DOI:
    10.1002/aenm.201701759
  • 发表时间:
    2018-01-15
  • 期刊:
    ADVANCED ENERGY MATERIALS
  • 影响因子:
    27.8
  • 作者:
    Shen, Yi;Zhou, Yongfang;Xi, Jingyu
  • 通讯作者:
    Xi, Jingyu
Selective electro-oxidation of glycerol over Pd and Pt@Pd nanocubes
Pd 和 Pt@Pd 纳米立方体上甘油的选择性电氧化
  • DOI:
    10.1016/j.elecom.2018.04.012
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Electrochemistry Communications
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zhou Yongfang;Shen Yi
  • 通讯作者:
    Shen Yi
Sustainable Conversion of Glycerol into Value-Added Chemicals by Selective Electro-Oxidation on Pt-Based Catalysts
通过铂基催化剂选择性电氧化将甘油可持续转化为增值化学品
  • DOI:
    10.1002/celc.201800309
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    ChemElectroChem
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhou Yongfang;Shen Yi;Piao Jinhua
  • 通讯作者:
    Piao Jinhua

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其他文献

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甘油电化学转化与电化学析氢耦合
  • 批准号:
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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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