CO2电催化还原制高附加值化学品

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91545202
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    380.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B03.化学理论与机制
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Electrocatalytic reduction of CO2 is a promising route to produce value-added chemicals under mild conditions. This new process can promote the development of power generation from clean and renewable energies, the cyclic utilization of carbon resource and the reduction of CO2 emission. To avoid the low efficient reduction in aqueous solutions and low value-added chemicals production at high temperatures (>600°C), in this proposal we suggest to build a new electrocatalytic reduction system at 300-450°C. Solid electrolyte membranes made of oxygen ionic (or protonic) conducting oxides will be used to construct continuous-flow electrocatalytic membrane reactors for CO2 reduction to value-added chemicals. In the electrocatalytic membrane reactors, CO2 and steam are the reactants. As a potential is applied on the electrocatalytic membrane reactors, the oxygen (or hydrogen) is driven to anode (or cathode) side, then the resultant active hydrogen species react with the active carbon species to produce value-added chemicals. In this proposal, we suggest that the first problem should be solved is preparing ultrathin electrolyte membranes, and then creating high efficient electrocatalysts for CO2 reduction, building electrocatalytic membrane reactors for the practical applications, investigating the electrocatalytic mechanism by using in-situ characterizations, understanding the surface-interface functions in the electrocatalysis process, analyzing the coupling effects between the electrocatalytic reactions and membrane separation. We wish a new way for high efficient converting CO2 to value-added chemicals can be built basing on the researches of this project.
以可再生能源或核能为电能,在温和条件下将CO2转化为高附加值化学品,是清洁发电技术发展、碳资源循环利用和CO2减排的有效途径之一。为克服传统液相还原效率低和高温(>600°C)气相还原产物附加值低的缺点,本项目旨在发展CO2电催还原反应新体系:建立工作温度在300-450°C的氧离子(或质子)导电氧化物为电解质膜的连续流动式CO2电催化还原膜反应器。以CO2和H2O(气态)为反应物,在外加电压下将氧(或氢)经电解质膜从阴极侧移出(或移入),实现CO2的电催化还原和高附加值化学品合成。本项研究将首先通过方法创新解决困扰300-450°C之间电催化还原CO2超薄电解质膜制备的关键科学问题,然后创制新型高效CO2还原电催化剂,构建面向应用的电催化膜反应器,结合原位动态表征研究电催化反应机理,深入认识电催化反应中的表界面效应,分析电催化反应-膜分离耦合作用,为高效CO2还原制化学品提供新途径。

结项摘要

项目以研究高性能的高温电催化还原CO2催化剂和高效转化CO2为高附加值化学品为主线,通过优化制备方法获得了满足电催化膜反应器还原CO2的电解质膜,筛选、制备与评价了多个CO2电催化还原催化剂体系,包括(La0.75Sr0.25)0.95 Cr0.5Mn0.5O3-δ钙钛矿阴极,LaFeO3-δ基钙钛矿阴极,Sr2.0Fe1.5Mo0.5O6-δ双钙钛矿体系,以及无碱土元素掺杂的钙钛矿体系等,发现可以通过阴极材料的晶体结构、粒径、形貌、界面、表面价态等来改善催化性能。利用多种光谱、阻抗谱、电镜等表征手段,明确了电催化剂结构与活性之间的关系。构建了电催化膜反应器,将CO2电还原和C2H6脱氢制烯烃耦合,阳极生成的氧消耗掉C2H6脱氢反应生成的氢气,拉动反应正向进行,进而使600 oC下C2H6制C2H4反应所需要的总能量减少了172.0%。通过本项目的研究,基本达到了既定目标,已发表研究论文58篇,主要研究工作发表在Energy & Environ. Sci.,Adv. Mater.,Angew. Chem. Int. Ed.,Nano Energy,ACS Catal.,J. Mater. Chem. A,Chem. Sci.,AIChE J.,J. Membr. Sci.,J. Energy Chem.等著名学术期刊上。

项目成果

期刊论文数量(58)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Oxygen evolution reaction over Fe site of BaZrxFe1-xO3-delta perovskite oxides
BaZrxFe1-xO3-δ钙钛矿氧化物Fe位点的析氧反应
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2017.04.167
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Zhu Kaiyue;Liu Huanying;Li Xuning;Li Qiming;Wang Junhu;Zhu Xuefeng;Yang Weishen
  • 通讯作者:
    Yang Weishen
Dual-phase membrane reactor for hydrogen separation with high tolerance to CO2 and H2S impurities
用于氢分离的双相膜反应器,对 CO2 和 H2S 杂质具有高耐受性
  • DOI:
    10.1002/aic.16491
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    AIChE Journal
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Cai Lili;Hu Shiqing;Cao Zhongwei;Li Hongbo;Zhu Xuefeng;Yang Weishen
  • 通讯作者:
    Yang Weishen
Electrochemical reduction of CO2 in solid oxide electrolysis cells
固体氧化物电解池中 CO2 的电化学还原
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2010.05.037
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Energy Chemistry
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Zhang Lixiao;Hu Shiqing;Zhu Xuefeng;Yang Weishen
  • 通讯作者:
    Yang Weishen
CO2electroreduction enhanced by transitional layer at cathode/electrolyte interface
阴极/电解质界面过渡层增强 CO2 电还原
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2020.227743
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Power Sources
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Zhang Lixiao;Hu Shiqing;Li Wenping;Zhang Peng;Cao Zhongwei;Zhu Xuefeng;Yang Weishen
  • 通讯作者:
    Yang Weishen
Infiltration of Ce0.8Gd0.2O1.9 nanoparticles on Sr2Fe1.5Mo0.5O6-delta cathode for CO2 electroreduction in solid oxide electrolysis cell
Ce0.8Gd0.2O1.9纳米粒子在Sr2Fe1.5Mo0.5O6-delta阴极上的渗透用于固体氧化物电解槽中CO2电还原
  • DOI:
    10.1016/j.jechem.2018.11.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Energy Chemistry
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Lv Houfu;Zhou Yingjie;Zhang Xiaomin;Song Yuefeng;Liu Qingxue;Wang Guoxiong;Bao Xinhe
  • 通讯作者:
    Bao Xinhe

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Superior cycle performance of Sn@Cgraphene nanocomposite as an anode material for lithium-ion batteries
Sn@C石墨烯纳米复合材料作为锂离子电池负极材料的优异循环性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    ShuzhaoLiang;朱雪峰;PeichaoLian;杨维慎;HaihuiWang
  • 通讯作者:
    HaihuiWang
无Co混合导电型陶瓷透氧膜的制备和性质研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    膜科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李思温;丛铀;房廉清;杨维慎;林励吾
  • 通讯作者:
    林励吾
Germanium and iron co-substituted SrCoO2.5+δ as oxygen permeable membrane
锗和铁共取代SrCoO2.5δ作为透氧膜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓增强;刘卫;陈初升;鲁辉;杨维慎
  • 通讯作者:
    杨维慎
混合导体透氧膜反应器中水分解反应研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    蔡莉莉;王静忆;朱雪峰;杨维慎
  • 通讯作者:
    杨维慎
Novel cobalt-free oxygen permeable membrane
新型无钴透氧膜
  • DOI:
    10.1007/s12053-019-09794-y
  • 发表时间:
    2004-07-18
  • 期刊:
    Energy Efficiency
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    朱雪峰;王海辉;丛铀;杨维慎
  • 通讯作者:
    杨维慎

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

杨维慎的其他基金

面向重要化工分离的金属—有机框架材料设计及过程调控机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    1795 万元
  • 项目类别:
金属—有机框架分离膜可控制备与分离应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    798 万元
  • 项目类别:
反应-分离-反应耦合催化膜反应器
  • 批准号:
    U1508203
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    245.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
低浓度二代生物燃料(丁醇)富集的有机-无机复合膜研究
  • 批准号:
    21176231
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
氧化铝陶瓷膜的制备及其在丙烷脱氢反应中的应用
  • 批准号:
    29000013
  • 批准年份:
    1990
  • 资助金额:
    3.5 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码