强化传质型非贵金属氧还原催化剂纳米通道构筑及催化协同效应理论研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21276148
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0809.光化学与电化学工程
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The research in the field of fuel cell and metal-air battery is still focused on the Oxygen reduction reaction (ORR) in the cathode. However, it is necessary for the problem of catalysts to be studied further because of low activity, poor durability and selectivity of current non-precious catalysts. .In this project, design and preparation 3D ordered porous catalysts containing nano-channel through intercalating nano-carbon materials ( such as C60, carbon nano-tube, nano-wire, and graphene scrolls) between the layers of nitrogen-doped grapheme sheets by the way of in-situ synthesizing, self-assembly and bonds-link methods are studied. Critical scientific issues are studied, such as enhance-mass-transfer nano-channel architectures, synergetic effects of structural modifications and precursors screening of catalysts. Enhance mass transfer mechanism and catalytic synergetic effects of substance and charge carriers in the catalysts are explored. The regulation of preparation of catalyst, which can enhance mass transfer and have high activity and long lifetime, is revealed by studying the relation between construction of nano-architectures and catalytic performance. The improvement in the catalytic activity, selectivity and durability offers the material base and theoretical foundation for high-performance fuel cells and metal-air battery. Furthermore, it will be providing materials foundation for lithium ion battery, solar cell, supercapacitors, electrochemical sensor and electrolysis..The works of this project has important theoretical research value and extremely broad application prospects.
氧气在电池阴极的还原反应一直是燃料电池和金属空气电池领域的研究热点。但是,现有的非贵金属催化剂仍存在催化活性低、选择性和耐久性差的问题,有必要对该问题进行深入研究。本项目用氮掺杂石墨烯的层间插入纳米碳材料,采用原位生成、自组装、键链等方法,设计、制备含有纳米通道的三维有序多孔结构催化剂。通过强化传质纳米通道的构筑方法、结构修饰、协同效应和催化剂前体筛选等关键科学问题的研究,探索物质和载流子在催化剂内强化传递的机制和催化协同效应。研究纳米通道构筑与催化剂催化性能之间的关系,揭示强化传质、存在催化协同效应的高活性、长寿命催化剂制备的规律。解决该类催化剂催化活性低、选择性和耐久性差的问题。不但可为高性能燃料电池和金属空气电池提供物质基础和理论支持,而且也为锂离子电池、太阳能电池、超级电容器、电化学传感器、电解等奠定物质基础,具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。

结项摘要

燃料电池或金属空气电池阴极的氧还原反应由于反应活性差,所以,其催化剂的研究受到普遍重视。成为近年来燃料电池领域的研究热点。本课题以强化传质和协同效应为突破口,研究三维石墨烯、氮掺杂三维石墨烯等多孔材料的孔径、孔隙率、比表面积等因素对催化剂催化性能的影响;研究了三维石墨烯固载的平面聚合酞菁(卟啉)配合物催化剂的协同效应;研究了纳米碳管固载的二氧化锰纳米棒构筑的三维纳米通道对强化传质、催化性能的影响和协同效应;研究了三维石墨烯作为载体对纳米氧化物类催化剂的结构、形貌的影响,制备得到的高指数晶面对催化性能显著提高;研究了新型膜电极的制备工艺和新型镁空气电池阴极;研究了大容量镁空气电池的设计及实施等等。通过强化传质纳米通道的构筑方法等关键科学问题的研究,探索了物质在催化剂内强化传递的机制,揭示强化传质的高活性催化剂制备规律。解决该类催化剂催化活性低、选择性和耐久性差的问题。为高性能燃料电池和金属空气电池提供物质基础和理论支持。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(17)
专利数量(0)
Cost-effective two-stage varying-temperature rapid crystallization of zeolite T and SAPO-34
具有成本效益的两级变温快速结晶 T 沸石和 SAPO-34
  • DOI:
    10.1016/j.jcrysgro.2016.02.003
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Chu, Naibo;Lu, Xuewei;Li, Zhongfang;Guo, Hong
  • 通讯作者:
    Guo, Hong
Studies on the formation of hierarchical zeolite T aggregates with well-defined morphology in different template systems
不同模板体系中具有明确形态的多级沸石T聚集体形成的研究
  • DOI:
    10.1016/j.solidstatesciences.2015.11.007
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Solid State Sciences
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Chu, Naibo;Lu, Xuewei;Li, Zhongfang;Guo, Hong
  • 通讯作者:
    Guo, Hong
Hydrothermal synthesis of hierarchical zeolite T aggregates using tetramethylammonium hydroxide as single template
以四甲基氢氧化铵为单一模板剂水热合成多级孔沸石T聚集体
  • DOI:
    10.1016/j.micromeso.2014.09.018
  • 发表时间:
    2015-01-01
  • 期刊:
    MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Yin, Xiaoyan;Li, Zhongfang;Wang, Jinqu
  • 通讯作者:
    Wang, Jinqu
噻吩基卟啉亚铁配合物类催化剂的制备和催化性能表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    山东理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐市华;张燕;李忠芳
  • 通讯作者:
    李忠芳
Synthesis of the nanosized MCM-22 zeolite and its catalytic performance in methane dehydro-aromatization reaction
纳米MCM-22沸石的合成及其对甲烷脱氢芳构化反应的催化性能
  • DOI:
    10.1016/j.catcom.2013.10.007
  • 发表时间:
    2014-01
  • 期刊:
    Catalysis Communications
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chu, Naibo;Yang, Jianhua;Wang, Jinqu;Li, Zhongfang
  • 通讯作者:
    Li, Zhongfang

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其他文献

两种多吡啶化合物的合成及其表征
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘婷婷
中国肾移植患者红细胞内嘌呤类药物活性代谢物6-硫鸟嘌呤核苷酸浓度监测及影响因素分析
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张玉
长期不同施肥下褐土有机碳储量及活性碳组分
  • DOI:
    10.13292/j.1000-4890.201607.009
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵玉皓;张艳杰;李贵春;赵凯;李忠芳;唐政;鲁顺保
  • 通讯作者:
    鲁顺保
反褶积在混凝土结构超声叠前偏移成像中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    江苏大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆英;李忠芳
  • 通讯作者:
    李忠芳
混凝土结构缺陷检测中的叠前偏移理论及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆英;李忠芳
  • 通讯作者:
    李忠芳

其他文献

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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]
      
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