多级孔-规整型-金属氧化物和纳米碳管复合物的制备及其在催化中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21376170
  • 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:
    B0803.反应工程
  • 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

The key challenge for fuel cell oriented hydrogen production is to develop compact and miniaturized hydrogen production reactor. On this area, researches in literatures mainly concentrated on micro-reactor with channel size of several hundred micron meter. However, its size is still too bulky. In recent years, we have studied new route for the miniaturization of the reactor, that is to prepare macroporous monolithic catalyst with pore size in the range of tens nanometer to tens micron meter. The results showed that this is a highly potential route for the miniaturization. Yet, improvement is needed for this new route. The catalyst support of the macroporous monolith is made of oxide, namely alumina, silica or titania, their thermal conductivity is poor. The poor thermal conductivity is prone to form hot spots on the catalyst surface as the catalyst catalyzing exothermic reaction. The hot spots can generate side reactions, which are harmful to the hydrogen production reactions. In this project, we will introduce carbon nanotubes (CNTs) into the monolithic support to improve its thermal conductivity. To study the preparation of the composite of macroporous monolithic CNTs-oxides; to study loading mesoporous oxide and nano catalyst on the walls of the macropores; to study the properties of the composite and relationship between the properties and the preparation conditions. Take preferentail oxidation of CO in hydrogen rich gases as the representative reaction, to study the miniaturization effect and the related michanism. The mesopore leads to high surfase area, the macropore favours mass and heat diffusion, addition of CNTs can improve thermal and electrical conductivity and mechanical strength, the monolith can be any wanted shape which is flexible for utilization. Thus, the studied composite material in this project, the meso-macroporous monolithic CNTs-oxides, is a novel and valuable and potentially can be used in extensive areas.
氢-燃料电池的制氢系统面临的关键问题是"小/微型化",目前文献报道的解决对策是采用孔径几百微米的微型催化反应器,但体积仍然太大。我们近年来提出和研究的新途径是将催化剂制成孔径在几十纳米至几十微米的大孔结构和规整型,并证实这是很有前景的途径。这个新途径面临的关键问题:大孔规整催化剂的载体是氧化物,导热性差,导致催化剂表面容易形成热点;热点上容易发生副反应,严重影响催化转化效率。本项目拟将导热性能优越的纳米碳管(CNTs)复合进入此催化剂载体,以提高导热性。将研究大孔-规整型CNTs-氧化物复合物的制备化学,大孔壁上构筑介孔氧化物和催化剂组分,研究所制备材料的性质及其与制备的关系。以CO优先氧化为代表反应,研究"小/微型化"效果和其中的机理。介孔有高比表面,大孔利于传质,复合CNTs可提高导热、导电性能和机械强度,规整型则应用灵活,所以拟研究的"多级孔-规整型-CNTs-氧化物"应用潜力很大。

结项摘要

氢-燃料电池的制氢系统面临的关键问题是"小/微型化",目前文献报道的解决对策是采用孔径几百微米的微型催化反应器,但体积仍然太大。本课题组提出和研究的新途径是将催化剂制成孔径在几十纳米至几十微米的大孔结构和规整型,实验结果证实这是很有前景的途径。这个新途径面临的关键问题:大孔规整催化剂的载体是氧化物,导热性差,导致催化剂表面容易形成热点;热点上容易发生副反应,严重影响催化转化效率。本项目将导热性能优越的石墨烯(GS)、纳米碳管(CNTs)或碳纤维(CFs)复合进入该催化剂载体,以提高导热性。研究了大孔-规整型GS(或CNTs或CFs)-氧化物复合物的制备化学、大孔壁上构筑介孔氧化物和催化剂组分,研究了所制备材料的性质及其与制备的关系。以CO优先氧化为代表反应,研究了"小/微型化"效果和其中的机理。催化剂上形成热点是大部分放热反应面临的问题,该复合催化剂设计思路用于合成气制低碳醇(强放热反应)也取得了良好的效果。介孔有高比表面,大孔利于传质,复合GS、CNTs或CFs可提高导热、导电性能和机械强度,规整型则应用灵活,所以本项目提出和研究的"多级孔-规整型-GS/CNTs/CFs-氧化物"催化材料拓展了催化剂设计途径和思路。发表标注了本基金资助的SCI论文32篇,其中一区和二区论文合计25篇;申请专利3项,其中授权1项。在第十八届全国催化大会上作了邀请报告,参加了其他一些国际国内学术会议。

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
CNTs-Al2O3复合材料制备的研究现状及展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化工新型材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安继民;刘源
  • 通讯作者:
    刘源
水滑石-石墨烯复合物用于CO甲烷化
  • DOI:
    10.13364/j.issn.1672-6510.20150246
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    天津科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘竞舸;刘源;郝庆兰
  • 通讯作者:
    郝庆兰
Lanthanum and cerium co-modified Ni/SiO2 catalyst for CO methanation from syngas
镧和铈共改性 Ni/SiO 2 催化剂用于合成气 CO 甲烷化
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2017.10.179
  • 发表时间:
    2018-03-15
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Gong, Dandan;Li, Shuangshuang;Liu, Yuan
  • 通讯作者:
    Liu, Yuan
La1-xKxFe0.7Ni0.3O3 catalyst for ethanol steam reforming The effect of K-doping
La1-xKxFe0.7Ni0.3O3乙醇水蒸气重整催化剂 K掺杂的影响
  • DOI:
    10.1016/j.cattod.2015.04.013
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Catalysis Today
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Zhao Lin;Wei Ying;Huang Yongmao;Liu Yuan
  • 通讯作者:
    Liu Yuan
Loading clusters composed of nanoparticles on ZrO2 support via a perovskite-type oxide of La0.95Ce0.05Co0.3Cu0.3O3 for ethanol synthesis from syngas and its structure variation with reaction time
通过钙钛矿型氧化物 La0.95Ce0.05Co0.3Cu0.3O3 在 ZrO2 载体上负载由纳米颗粒组成的簇,用于合成气合成乙醇及其结构随反应时间的变化
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2017.02.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Song Zhaoyu;Shi Xiangpeng;Ning Hongyan;Liu Guilong;Zhong Huixian;Liu Yuan
  • 通讯作者:
    Liu Yuan

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    束蒙蒙

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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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