聚合物模板法组装石墨烯三维有序多孔材料

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51302281
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0203.碳素材料与超硬材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

As two-dimensional carbon nano-materials, graphene has widely application for its excellent physical and chemical properties. Recently, to assemble individual graphene into macroscopic flexible films, hybrids as well as porous foams in a certain manner, while maintain the nano-effects of which, has become an efficient and effective approach towards scale-up application of graphene. Porous graphene macro-assembly has many advantages in energy related areas due to the effective prevention of irreversible accumulation of graphene sheets. However, the porous graphene macro-assemblies prepared by current methods are usually disorderly arranged in the three-dimensional (3D) space, and the aperture and porosity of which are uncontrollable, which will significantly limit its macroscopic mechanical and electric/thermal properties. This project aims at the controllable synthesis of graphene oxide and polymer template. Graphene oxide/polymer template composite membrane will be prepared by vacuum assisted filtration. Anisotropic 3D graphene porous materials with controllable distribution of pore size and porosity are obtained by the following carbonization to remove the template. Furthermore, a systematic correlation between the micro-structure and macro-electrochemical performance of the material will also be set up, so as to benefit the industrial application of graphene in advanced energy conversion and storage.
石墨烯作为的二维纳米炭材料,具有优异的物理和化学性能,应用前景十分广阔。目前将石墨烯以特定方式组装成柔性薄膜、杂化体和多孔材料等宏观体,并保持其原有纳米效应,已成为石墨烯规模化应用的有效途径。石墨烯多孔材料可有效阻止石墨烯的不可逆团聚,在能源存储与转化领域具较高应用价值。而当前方法所制石墨烯泡沫在三维空间内多为无序排列,孔径及孔隙率可控性差,限制了其宏观力学与导电/热性能的发挥。本项目旨在实现氧化石墨烯和聚合物模板剂的可控合成,通过真空过滤法制备氧化石墨烯/聚合物模板复合薄膜,再经炭化还原移除模板,制备出具有合理孔径分布、孔隙率可控、各向异性的有序石墨烯三维多孔薄膜,并构建其微观结构与电化学性能的逻辑关联,为石墨烯在储能中的低成本规模化应用奠定理论基础。

结项摘要

作为二维纳米炭材料,石墨烯具有优异的物理化学性能,应用前景广阔。将石墨烯以特定方式组装成柔性薄膜、杂化体和多孔材料等宏观体,并保持其原有纳米效应,已成为石墨烯规模化应用的有效途径。石墨烯多孔材料的制备可有效阻止其不可逆团聚,在能源存储与转化领域展现出极高的应用价值。而当前方法所制石墨烯泡沫在三维空间内多为无序排列,孔径及孔隙率可控性差,限制了其宏观力学与导电/热性能的发挥。本项目深入研究了氧化石墨烯的制备,实现了对氧化石墨烯官能团种类、数量的可控制备,并系统研究了粒径、交联状态和程度对三维结构的影响规律,实现了氧化石墨烯与待牺牲模板的均匀复合,结果表明片径较大的氧化石墨烯更容易用可控定向自组装的方法成膜,选择325目石墨经过改进的Hummers’ 法制备氧化石墨烯水溶胶作为原料;考察了氧化石墨烯与模板的表面化学性能对自组装过程的影响,并结合高温炭化(600 oC,800 oC,1000 oC和1200 oC)的方法移除模板,有效保留了三维有序孔状结构,对孔径分布及薄膜力学性能进行分析,结果表明,孔隙率随温度升高呈现下降趋势,综合考虑结构完整性及导电性,选择800 oC炭化后的氧化石墨烯/PS三维多孔薄膜进行后期电化学性能研究;将所制备的三维复合材料直接切成1.2 cm的电极片(无需粘结剂),成功组装成扣式电容器,串联后点亮LED,对其在柔性储能器件应用中的电化学性能进行评价,由于所制备电极材料的交联大孔结构可减少离子在孔内的传递距离,从而使得溶液中的离子可以快速进入到三维结构中与材料活性位点反应,为石墨烯在储能中的低成本规模化应用奠定理论基础。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(5)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
自组装三维石墨烯/Co3O4气凝胶用于高性能非对称超级电容器电极
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    ChemSusChem
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Liu Wan;Kaixi Li;Chuanxiang Lv;Chengmeng Chen
  • 通讯作者:
    Chengmeng Chen
一步法制备氮掺杂石墨烯用于超级电容器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Energy Storage Materials
  • 影响因子:
    20.4
  • 作者:
    Qing-Qiang Kong;Xiao-Ming Li;Jian-Guo Gao;Cheng-Meng Chen
  • 通讯作者:
    Cheng-Meng Chen
柳絮制备分级多孔炭微管用于超级电容器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    J. Mater. Chem. A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wen Song;Kaixi Li;Chunxiang Lv;Chengmeng Chen
  • 通讯作者:
    Chengmeng Chen
大/小片氧化石墨烯构筑的氧化石墨烯气凝胶及其不同导电、机械强度及吸附性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    RSC Adv
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhuo Liu;Xiaoming Li;Chengmeng Chen;Rong Cai
  • 通讯作者:
    Rong Cai
添加石墨烯纳米填料的 BiOBr–TiO2-石墨烯复合物用于可见光驱动的光催化剂
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    J. Mater. Chem. A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    XiaoXiao Wang;Haitao Cui;Liangfu Zhao;WEn Li
  • 通讯作者:
    WEn Li

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其他文献

A high energy density asymmetric supercapacitor based on a CoNi-1ayered double hydroxide and activated carbon
基于CoNi-1层状双氢氧化物和活性炭的高能量密度非对称超级电容器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    New Carbon Materials
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    谢莉婧;孙国华;谢龙飞;苏方远;李晓明;刘卓;孔庆强;吕春祥;李开喜;陈成猛
  • 通讯作者:
    陈成猛
Hierarchical porous carbon microtubes derived from willow catkins for supercapacitor applications
用于超级电容器应用的柳絮衍生的分层多孔碳微管
  • DOI:
    10.1039/c5ta09043a
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    谢莉婧;孙国华;苏方远;郭晓倩;孔庆强;李晓明;黄显红;万柳;宋文;李开喜;吕春祥;陈成猛
  • 通讯作者:
    陈成猛
石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    新型炭材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏亚男;张寿春;张兴华;赵振波;陈成猛;经德齐
  • 通讯作者:
    经德齐
石墨烯在电化学储能过程中理论研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    新型炭材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏方远;谢莉婧;孙国华;孔庆强;李晓明;刘卓;陈成猛
  • 通讯作者:
    陈成猛

其他文献

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先进炭材料与超级电容器
  • 批准号:
    21922815
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    130 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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