中空碳纳米纤维基三维柔性超级电容器电极材料的制备及电化学性能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51503086
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0310.其他有机高分子功能材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Supercapacitor as a new energy storage device has broad applications in manyfields. However, the development of it has been limited by the specific capacityand cycling stability of electrode materials.3D flexible hollow carbonnanofiber/carbon nanotube/nano polyaniline compositesused assupercapacitor electrodesare prepared by coaxial electrospinning and in situ polymerization, which combines the high cyclingstability, high power density of carbon nanofiber and high specific capacity ofpolyaniline. The effect of preparation conditions on thestructure of composites and electrochemical performance of electrodeswill be studied in detail. The relationship between them will be discussed comprehensively. Thesynergistic mechanism of electric double-layer capacitor and pseudocapacitor willbe illustrated, which will lay theoretical foundations for design andpreparation of high-performance supercapacitor electrodes. Finally, theelectrochemical performance of electrodecan be improved significantly bystructural optimization at the nanometer scale: specific capacity≥1150 F/g,the power density≥90kW/kg, theenergy density≧30Wh/kg, the specific capacitance decay≦10% after 10000 cyclesunder a current density of 1 A/g.The prepared composites have potential applications in wearable electronics, portable electronics, electric vehicles and other products.
超级电容器作为一种新型的储能器件具有广泛的应用前景,目前电极材料的比电容量和循环稳定性是制约其发展的主要因素。课题结合碳纳米纤维高循环稳定性、高功率密度和聚苯胺高比电容的优点,采用同轴静电纺丝和原位聚合制备一种三维、柔性中空碳纳米纤维/碳纳米管/纳米聚苯胺复合自支撑膜作为超级电容器电极材料;详细研究复合电极材料的可控制备方法和电化学性能,建立制备条件-微观结构-电化学性能间的构效关系,阐明双电层电容和法拉第赝电容协同作用的机理,为新型超级电容器电极材料的设计、控制制备奠定一定理论基础;最终通过在纳米尺度上的结构优化有效提升复合电极材料的电化学性能,电流密度为1 A/g 时比电容≥1150 F/g,功率密度≥90 kW/kg,能量密度≥ 30 Wh/kg,持续充放电10000次比电容衰减小于10%,以期实现其在可穿戴、便携电子产品、电动汽车等领域的应用。

结项摘要

柔性超级电容器作为一种新型的储能器件在便携式电子设备、智能服装领域具有广泛应用前景,目前电极材料的比电容量和循环稳定性是制约其发展关键因素。项目以实验室自制的二元丙烯腈聚合物作为前驱体,通过同轴静电纺丝,经预氧化、碳化制备得到孔径和壁厚可控的中空碳纳米纤维并获得其可控制备方法;将其作为超级电容电极支撑材料,采用原位氧化还原和水热合成的方法制备得到三种不同结构形貌的复合电极材料,研究了制备工艺条件与电极材料结构形貌见的关系规律,详细讨论了复合电极材料形貌对电化学性能的影响规律,最终制备得到一种比电容高达1986F/g(电流密度为1 A/g)得中空碳纳米纤维基复合电极材料,阐明了储能机理,组装得到一种轻质、柔性对称型超级电电容器,其在在便携式电子设备、智能服装领域具有潜在应用前景。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
高分子量二元丙烯腈聚合物的合成及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    高分子材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹敏悦;刘俊男;汪月;夏朝斌;王舒琳;巨安奇
  • 通讯作者:
    巨安奇
Preparation of hollow carbon submicro-fibers with controllable wall thicknesses from acrylonitrile copolymer
丙烯腈共聚物制备壁厚可控的中空碳亚微纤维
  • DOI:
    10.1177/0040517517712100
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Textile Research Journal
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Anqi Ju;Shengfei Hou;Yuexiu Pan;Yue Wang;Yanan Zhu;Huifang Chen
  • 通讯作者:
    Huifang Chen
Poly(acrylonitrile-co-2-methylenesuccinamic acid) as a potential carbon fiber precursor: preparation and stabilization
聚(丙烯腈-co-2-亚甲基琥珀酸)作为潜在的碳纤维前体:制备和稳定
  • DOI:
    10.1039/c7ra11548b
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chen, Huifang;Pan, Yuexiu;Ju, Anqi
  • 通讯作者:
    Ju, Anqi
A high molecular weight acrylonitrile copolymer prepared by mixed solvents polymerization: II. effect of DMSO/water ratios on polymerization and stabilization
混合溶剂聚合制备高分子量丙烯腈共聚物:II.
  • DOI:
    10.1007/s10965-016-1103-5
  • 发表时间:
    2016-09-16
  • 期刊:
    JOURNAL OF POLYMER RESEARCH
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Ju, Anqi;Yu, Houyong;Liu, Baojiang
  • 通讯作者:
    Liu, Baojiang
The self-assembly and formation mechanism of a novel cellulose gel with chiral nematic structure
新型手性向列结构纤维素凝胶的自组装及形成机制
  • DOI:
    10.1007/s10570-018-1949-2
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Cellulose
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Huafeng Peng;Xiaoyu Ning;Shaopeng Wang;Anqi Ju
  • 通讯作者:
    Anqi Ju

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其他文献

聚乙烯醇模板中原位水热法羟基磷灰石纳米颗粒的控制制备及表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    巨安奇;高翔;徐洪耀;顾莉琴;光善仪;沈卫华
  • 通讯作者:
    沈卫华

其他文献

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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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