酸性介质中非贵金属合金氮(硫)化物氧还原电催化剂的构建与性能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51571110
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Efficient use of Pt resources and the development of low Pt or non-Pt fuel cell catalysts are people’s long-term goal. The development of low Pt or non-Pt electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR) in acidic medium is even more critical. Usually people improve the ORR activity and stability by alloying Pt with cheap metals, meanwhile save with Pt. Recently, we have extended this alloying strategy to nitrides and sulfides. By alloying the cobalt nitride having high ORR activity in acidic medium (but poor stability) with the molybdenum nitride having high stability (but poor activity), the Co-Mo alloy nitride catalysts were obtained which present high activity and stability. Accordingly, based on the high ORR activity but low stability of Fe(Co) nitrides and sulfides, and high stability but low activity of Mo(W) nitrides and sulfides, this project plan to alloy these two compounds to construct Fe(Co)-Mo(W) dual and/or multi-alloy nitride and sulfide catalysts. Also we will systematically investigate the ORR performances of these new electrocatalysts in acidic medium, establish the qualitative and quantitative relationships between the performances and the compositions and structures, clarify the related mechanisms, and optimiz the new non-precious metal catalysts with excellent ORR performances in acdic medium, which is of great significance.
高效利用铂资源、发展低铂甚至非铂燃料电池催化剂是人们长期追求的目标,开发基于酸性介质的低铂或非铂氧还原电催化剂则更是关键。通常人们将铂与廉价金属合金化以提高催化剂的氧还原活性和稳定性,并节约用铂。最近,申请人将合金化策略拓展运用至氮化物及硫化物,通过将酸性介质中具有高氧还原活性的氮化钴(但稳定性差)与具有高稳定性的氮化钼(但活性差)两者合金化,获得了同时具有高活性和高稳定性的Co-Mo合金氮化物催化剂。据此思路,基于Fe(Co)氮化物、硫化物的氧还原活性高但稳定性低,而Mo(W)氮化物、硫化物的稳定性高但活性低的特点,本项目拟通过将这两类化合物合金化,构建Fe(Co)-Mo(W)双元或多元合金的氮化物和硫化物催化剂,系统深入地开展这类新型催化剂在酸性介质下氧还原性能与其成分、结构之间的定性和定量关系,认识作用机理,优化出性能优良的新型非贵金属氧还原电催化剂,意义重大。

结项摘要

本项目系统深入地研究了多类过渡金属合金化合物等非贵金属氧还原电催化剂,主要内容包括:先进电催化材料的构建,酸性介质中电催化性能与其成分、结构之间的定性和定量关系,作用机理及性能优化。主要进展包括:发展了先进电催化材料的构建新方法,获得了多个具有分级孔结构、大比表面积、高导电性的过渡金属化合物异质结构新材料,在氧还原等多种电化学反应以及电化学储能中均展现出优异性能,归因于其活性位点多、电荷/物料传输方便、导电性好的协同作用,成为开发高性能非贵金属氧还原电催化剂的源泉;对酸性介质中高活性的Fe/N/C以及近年来新出现的碳基无金属氧还原电催化剂进行了深入探索,得到了活性位点高度表面富集的Fe/N/C以及高活性的硫氮共掺杂非晶碳管氧还原电催化剂,丰富了酸性介质中具有优良性能的非贵金属氧还原电催化材料体系;针对文献报道的氮化铁、碳化铁氧还原电催化剂,通过系统深入的比较研究发现,只有在制备过程中引入固态氮源时(即只有当Fe源、N源、C源均存在时),所得催化剂才具有优良的氧还原活性,结合密度泛函计算,揭示了这类文献报道的氮化铁、碳化铁催化剂实际上就是Fe/N/C催化剂,澄清了文献中的模糊观点。本项目执行期间,在Acc. Chem. Res./Adv. Mater./Nat. Comm./Chem. Sci./ACS Catal./Sci. China Mater./Sci. Bull.等学术刊物发表24篇标注论文,被Nat. Catal.、Adv. Mater.、JACS等刊物广为引用。应邀在Adv. Mater.发表的综述“Carbon-based metal-free ORR electrocatalysts for fuel cells: past, present and future”成为该刊2019年最受欢迎的10篇论文(TOP10)之一,排名第6。在国内外重要学术会议作大会报告、主题报告及邀请报告20余次。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Carbon-Based Metal-Free ORR Electrocatalysts for Fuel Cells: Past, Present, and Future
用于燃料电池的碳基无金属 ORR 电催化剂:过去、现在和未来
  • DOI:
    10.1002/adma.201804799
  • 发表时间:
    2019-03-27
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Yang, Lijun;Shui, Jianglan;Hu, Zheng
  • 通讯作者:
    Hu, Zheng
Stabilizing the active phase of iron-based Fischer-Tropsch catalysts for lower olefins: mechanism and strategy
稳定低级烯烃铁基费托催化剂活性相:机理与策略
  • DOI:
    10.1039/c9sc01210a
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zhuo Ou;Yang Lijun;Gao Fujie;Xu Bolian;Wu Qiang;Fan Yining;Zhang Yu;Jiang Yufei;Huang Runsheng;Wang Xizhang;Hu Zheng
  • 通讯作者:
    Hu Zheng
Effective enhancement of electrochemical energy storage of cobalt-based nanocrystals by hybridization with nitrogen-doped carbon nanocages
氮掺杂碳纳米笼杂化有效增强钴基纳米晶电化学储能
  • DOI:
    10.1007/s40843-019-9449-0
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Science China-Materials
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Ma Qingming;Yao Yuejian;Yan Minglei;Zhao Jie;Ge Chengxuan;Wu Qiang;Yang Lijun;Wang Xizhang;Hu Zheng
  • 通讯作者:
    Hu Zheng
Porous 3D Few-Layer Graphene-like Carbon for Ultrahigh-Power Supercapacitors with Well-Defined Structure-Performance Relationship
用于超高功率超级电容器的多孔 3D 少层类石墨烯碳,具有明确的结构 - 性能关系
  • DOI:
    10.1002/adma.201604569
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    J. Zhao;Y. F. Jiang;H. Fan;M. Liu;O. Zhuo;X. Z. Wang;Q. Wu;L. J. Yang;Y. W. Ma;Z. Hu
  • 通讯作者:
    Z. Hu
Predicting the growth of Si3N4 nanowires by phase-equilibrium-dominated vapor-liquid-solid mechanism
通过相平衡主导的气-液-固机制预测 Si3N4 纳米线的生长
  • DOI:
    10.1103/physrevmaterials.1.046001
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW MATERIALS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhang Yongliang;Cai Jing;Yang Lijun;Wu Qiang;Wang Xizhang;Hu Zheng
  • 通讯作者:
    Hu Zheng

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

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 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.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

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

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

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

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

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

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

高倍率锂离子电池负极材料:氮掺杂碳纳米笼
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    杨立军;陈强;王喜章;胡征
  • 通讯作者:
    胡征
氮掺杂碳纳米管负载的钌催化剂对苯甲醇在常压空气条件下催化氧化性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Chinese Journal of Inorganic Chemistry
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    毛俊贤;江蛟;王华凯;杨立军;王秧年;耿皎;王喜章;胡征
  • 通讯作者:
    胡征
硫掺杂碳纳米笼的制备及其氧还原性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    王立伟;冯瑞;夏婧竹;陈盛;吴强;杨立军;王喜章;胡征
  • 通讯作者:
    胡征
可溶性氧化-还原介质促进分级结构碳纳米笼的锂氧电池性能
  • DOI:
    10.6023/a20030085
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    张静;汤功奥;曾誉;王保兴;刘力玮;吴强;杨立军;王喜章;胡征
  • 通讯作者:
    胡征
分级结构氮掺杂碳纳米笼: 高倍率长寿命可充电镁电池正极材料
  • DOI:
    10.6023/a20010011
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    汤功奥;毛鲲;张静;吕品;程雪怡;吴强;杨立军;王喜章;胡征
  • 通讯作者:
    胡征

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

胡征的其他基金

多孔过渡金属化合物/金属异质结构的原位构建、电解水性能及调控机制
  • 批准号:
    52071174
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
碳纳米笼的掺杂调控及其无金属氧还原电催化性能研究
  • 批准号:
    21373108
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    84.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
储能用碳基纳米笼的制备、功能调控及机制研究
  • 批准号:
    51232003
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    258.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
相平衡控制的气-液-固生长机理及相关问题研究
  • 批准号:
    21073085
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    37.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
掺杂碳基纳米管的成分与结构调控及其催化功能化的研究
  • 批准号:
    20833002
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    200.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
拓展的气-液-固生长机制制备多组元一维纳米材料及相关问题研究
  • 批准号:
    20471028
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
一维纳米新材料的低温等离子体催化生长研究
  • 批准号:
    10175034
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
固相化学反应制备非晶态合金纳米材料及其物性研究
  • 批准号:
    59871020
  • 批准年份:
    1998
  • 资助金额:
    14.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
过渡金属--类金属纳米金属玻璃的研制及应用
  • 批准号:
    59201003
  • 批准年份:
    1992
  • 资助金额:
    6.5 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码