纳米阵列结构催化剂的费托合成反应特性

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基本信息

  • 批准号：
    21373254
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    陈建刚
  • 依托单位：
    中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 学科分类：
    B0202.催化化学
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Fischer-Tropsch synthesis is a complex gas-liquid-solid multiphase reaction, and both external transfer and intraparticle diffusion deteriorate the intrinic reactivity greatly. The metallic monolith support coating with conventional catalytic layer has been applied into Fischer-Tropsch synthesis in order to overcome the diffusion limitation. Nevertheless, it remain as a problem with regards to tortuosity factor,uncontrollable crystal facet and weak adherance between the metal substrate and washcoat. It is proposed that to carry out Fisher-Tropsch reaction in nanoarray structure, and investigate the effect of pore hierarchy, array orientation on Fischer-Tropsch performance, thus elucidating the particlular kinetic and transport phenomena of multiphase reaction in nanoarray structure. It is planned to grow transition oxide with array structure on the surface of metal substrate by methodology of hydrothemal treatment. So prepared composite material is expected to excel with aspects to large external surface, low diffusion resistance, and stronger adhesion of catalytic layer on substrate as well. The tranport phenomena is decoupled from reaction kinetics, and the relationship is described with mathematical model. In addition, the hydrothermal treatment afford a way to yield oriental crystallite and to expose favorable crystal facet in Fischer-Tropsch synthesis.
费托合成是一个复杂的气-液-固三相反应，与固体催化剂相关的内、外扩散效应均会使本征反应行为发生严重的劣化。将传统催化剂涂敷于规整材料上，应用于费托合成以规避扩散限制，一直是多相催化领域的研究热点，但存在催化层的曲折因子大、晶面不能调控、活性层-基体之间结合强度低等问题。本申请首次将纳米阵列结构应用于费托合成反应，探索有序、开放的孔道和特定取向晶面对其活性、选择性的影响，揭示纳米阵列结构中三相反应独特的反应-扩散规律。拟采用水热生长法，在规整金属基体上直接生长过渡金属氧化物活性层，获得牢固附着在基体上的纳米阵列结构，使催化剂具有微观有序、宏观规整的特点，从而提高其传递速率。建立宏观-微观多尺度模型，模拟并实验验证纳米阵列结构催化剂上的动力学行为与传递现象。同时，借助水热法良好的晶面控制，获得不同暴露晶面的活性相，以调控费托合成反应的选择性和活性。

结项摘要

纳米材料的形貌、结构、尺寸以及所暴露的晶面对其催化性能有重要影响。晶面取向及表面结构很大程度上影响着产物的选择性和催化活性。金属钴是费托合成反应的活性相；而铁基催化剂在费托合成过程中容易碳化生成碳化铁。因此与催化剂晶面性质有关的表面结构和表面活性位点一定程度上决定了产物的选择性和催化活性。所以如果能通过传统的化学方法制备暴露特定晶面的催化剂对于研究费托反应机理具有重要意义。采用水热生长法，在金属基体上直接生长出氢氧化钴和氢氧化铁涂层，经过焙烧和还原后获得牢固附着于基体上的CoFe纳米阵列结构。调控水热法条件，可使CoFe纳米晶具有不同的形貌，暴露主要晶面也不相同。不同形貌阵列涂层的费托合成反应性能表明，（110）晶面占比高是相应催化剂具有高费托合成活性的原因。通过脉冲吹扫试验，考察了液相存在对费托反应传递行为的影响.

项目成果

期刊论文数量（29）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Effect of Hydrothermal Treatment on Precipitated Iron Catalyst for Fischer–Tropsch Synthesis
水热处理对费托合成沉淀铁催化剂的影响
  • DOI：
    10.1007/s10562-014-1457-4
  • 发表时间：
    2015-02
  • 期刊：
    Catal Lett
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Cailian Ma;Jiangang Chen
  • 通讯作者：
    Jiangang Chen
Synergetic effect of Cu and pentacoordinate Al3+ sites: Direct synthesis of ethyl ethoxyacetate via hydrogenation of diethyl oxalate
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017-01-10
  • 期刊：
    CATALYSIS COMMUNICATIONS
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Ding, Jian;Liu, Yanting;Chen, Jiangang
  • 通讯作者：
    Chen, Jiangang
Highly active and selective CoCu/ZnO catalysts prepared by mild oxalic acid co-precipitation method in dimethyl oxalate hydrogenation
温和草酸共沉淀法制备草酸二甲酯加氢高活性选择性CoCu/ZnO催化剂
  • DOI：
    10.1016/j.catcom.2015.02.016
  • 发表时间：
    2015-05
  • 期刊：
    Catalysis Communications
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Kong Xiangpeng;Zhang Xiaochao;Chen Jiangang
  • 通讯作者：
    Chen Jiangang
CoFe_2O_4纳米阵列催化剂的费托合成性能研究(英文)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    燃料化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈义龙;孙甲强;张岩丰;郑申棵;王补欢;陈政;薛莹莹;陈敏;默罕默德·阿巴斯;陈建刚
  • 通讯作者：
    陈建刚
The crystal plane effect of CoFe nanocrystals on Fischer–Tropsch synthesis
CoFe纳米晶对费托合成的晶面效应
  • DOI：
    10.1039/c4ta02425g
  • 发表时间：
    2014-07
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Jiaqiang Sun;Shenke Zheng;Dechen Song;Yanting Liu;Xiaodong Sun;Jiangang Chen
  • 通讯作者：
    Jiangang Chen

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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

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          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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