利用动态现场原位技术研究费-托合成制烯烃铁基催化剂活性相演变机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21576084
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0803.反应工程
  • 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

Fischer-Tropsch to Olefins (FTO) reaction involves complexity of products combined with interactions of elementary reactions, thus resulting in difficulties in controlling the product distribution. Moreover, the dynamic structural evolution of Fe-based catalysts, which may easily interact with reactants during the harsh reaction conditions, is hard to be accurately described. In this proposal, by combining operando spectroscopy and molecular simulation, we will reveal structure evolution and modulation mechanism of catalytic materials for FTO. Three processes are studied, including the origin, evolution and annihilation of active phase of Fe-based catalysts. As a result, the strategy of rational design and controllable preparation of catalysts will be established. Firstly, starting from reproducible and model catalysts, we make efforts on acquiring the information of catalyst performance under real reaction conditions. Secondly, the effects of temperature, pressure and atmosphere on the origin, evolution and deactivation of active phase, and corresponding structure changes on catalyst performance in realistic conditions will be studied using a serial of operando techniques and in situ techniques. In addition, coupling quantum Density Functional Theory (DFT) with molecular kinetics, the formation mechanism and dynamic process of catalyst active phase will be obtained. Finally, on the basis of accurate establishment of structure-performance relationships, the approach for the design of catalysts will be achieved by elaborately modulating the catalyst structures with the controllable preparation methods.
费-托合成制低碳烯烃(FTO)工艺副反应多,产物分布难以控制。在高温、高压反应过程中,Fe基催化剂易与反应物作用发生动态结构变化,难以准确建立真实反应条件下的构-效关系。本项目拟结合动态现场原位技术和计算机分子模拟手段,研究费-托合成制低碳烯烃反应过程中Fe基催化剂在活性相起源、演变和湮灭过程中的结构演化及调控机制,从而建立Fe基催化剂的“理性设计”和“可控制备”研究策略。首先,从可重复制备的模型催化剂出发,通过催化剂性能评价筛选高性能催化剂。然后,通过高温、高压动态现场原位光谱与各种原位技术,研究温度、压力和气氛对催化剂在活性相起源、演变和失活过程中的物理、化学结构变化影响,以及这些结构变化对催化性能的影响。此外,结合传统量子密度泛函和多尺度分子动力学,研究活性相动态形成机制以及催化反应机理。最后,在准确建立的构-效关系基础上,设计并可控制备高选择性Fe基FTO催化剂。

结项摘要

低碳烯烃是重要的化工原料,传统生产工艺严重依赖石油资源。依托合成气化工,直接法费托合成制低碳烯烃是非石油路线生产烯烃的新途径,也是煤炭资源洁净高效利用的重要方向。在高温、高压反应过程中,Fe基催化剂易与反应物作用发生动态结构变化,难以准确建立真实反应条件下的构-效关系。项目结合动态现场原位技术和密度泛函理论,构建了Fe基催化剂FTO反应过程构-效关系,重点聚焦反应过程中催化剂活性相的动态结构变化规律,为实现高效催化剂的理性设计提供思路。通过多种原位及非原位表征技术,建立了各种Fe基前驱体在不同活化气氛诱导下的活性结构与反应性能间的关系。此外,项目还对单组份Fe催化剂“全生命周期”构-效关系进行了研究,揭示了催化剂的失活机理及再生方法。项目发表论文11篇,申请专利2项。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Promotional effects of multiwalled carbon nanotubes on iron catalysts for Fischer-Tropsch to olefins
多壁碳纳米管对铁催化剂费托制烯烃的促进作用
  • DOI:
    10.1016/j.jcat.2018.05.021
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    J. Catal.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhengpai Zhang;Jun Zhang;Xu Wang;Rui Si;Jing Xu;Yi-Fan Han
  • 通讯作者:
    Yi-Fan Han
Operando表征技术在多相催化反应中的应用与进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙杨;丁豆豆;林昌;刘向林;张超;田鹏飞;曹晨熙;杨子旭;徐晶;韩一帆
  • 通讯作者:
    韩一帆
Operando Spectroscopic Study of Dynamic Structure of Iron Oxide Catalysts during CO2 Hydrogenation
CO2 加氢过程中氧化铁催化剂动态结构的原位光谱研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ChemCatChem
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Yulong Zhang;Donglong Fu;Xianglin Liu;Zhengpai Zhang;Chao Zhang;BianfangShi;Jing Xu;Yi-Fan Han
  • 通讯作者:
    Yi-Fan Han
MnOx Promotional Effects on Olefins Synthesis Directly from Syngas Over Bimetallic Fe-MnOx/SiO2 Catalysts
MnOx 对双金属 Fe-MnOx/SiO2 催化剂上直接从合成气合成烯烃的促进作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    AIChE J
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhengpai Zhang;Weiwei Dai;Xinchao Xu;Jun Zhang;Bianfang Shi;Jing Xu;Weifeng Tu;Jing Xu;Yi-fan Han
  • 通讯作者:
    Yi-fan Han
Promotional effect of Mn-doping on the structure and performance of spinel ferrite microspheres for CO hydrogenation
Mn掺杂对CO加氢尖晶石铁氧体微球结构和性能的促进作用
  • DOI:
    10.1016/j.jcat.2019.10.034
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    J. Catal.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bianfang Shi;Zhengpai Zhang;Yitao Liu;Junjie Su;Xianglin Liu;Xuning Li;Junhu Wang;Minghui Zhu;Zixu Yang;Jing Xu;Yi-Fan Han
  • 通讯作者:
    Yi-Fan Han

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    2017
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  • 作者:
    霍贝贝;白璐;张肖;陈志强;郭倩;徐晶
  • 通讯作者:
    徐晶

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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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