低维3d过渡金属基化合物材料电学行为调控及其在电催化析氧中的应用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21601172
  • 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:
    B0502.无机功能材料化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

For the sake of the development and application of alternative energy technology, like metal-air battery, electrochemical water splitting and so on, it is of great significance to design efficient and low-cost oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts. In this project, to overcome the drawback of 3d transition-metal-based OER electrocatalysts, like poor active site exposure yield and low electrical conductivity, we plan to investigate low-dimensional 3d transition-metal compounds, and utilize brand-new methods, including electron-delocalize method, doping element, introducing cluster defect and hybrid composite, to regulate their electrical behavior. Based on their rich active sites exposure in low-dimensional materials, we regulate their charge density in electron structural aspect effectively, since their specific d-electron orbit structure effect, intending to prepare low-dimensional 3d transition-metal-based materials with comparatively higher electric conductive performance without lowing catalytic active sites, and develop the general method to regulate the electrical behavior of low-dimensional materials. Moreover, we would probe deeply into the relation between the electrical behavior of low-dimensional 3d transition-metal-based materials and their electrocatalytic oxygen evolution properties, and build a new class of highly efficient oxygen evolution electrocatalysts. Implementation of the project could guide us in searching for high-efficient OER electrocatalysts theoretically and technically, and provide material base for enhancing alternative energy technology.
设计高效廉价的析氧电催化剂对于金属-空气电池和电解水产氢等新能源技术的发展和推广应用具有重要的意义。针对当前已发展的3d过渡金属基的析氧电催化剂活性位点暴露少及导电性差的特点,本项目拟以低维3d过渡金属化合物为研究对象,采用电子去局域化法、元素掺杂、团簇缺陷的引入和复合杂化等电学行为调控新手段,在保持低维材料可以暴露较多活性位点的特性基础上,利用低维3d过渡金属化合物中特殊的d电子轨道结构效应,在电子结构层次中对低维材料中的电荷密度进行有效的调控,拟在不牺牲催化剂活性位点暴露的前提下,制备出具有较高导电性能的低维3d过渡金属化合物材料,发展调控低维材料电学行为的普适性方法。在此基础上,进一步探索低维3d过渡金属化合物材料电学行为和电催化析氧性能之间的关系,构建具有高效电催化析氧性能的电催化剂。该项目的实施有望为发展高效的析氧电催化剂提供理论和方法指导,并为发展新能源技术提供材料基础。

结项摘要

本课题针对目前发展的3d过渡金属基电催化剂活性位点暴露少及导电性差的特点,提出发展高导电性的电催化剂,探究材料电学行为与电催化活性之间的关联性,发展新调控策略调控电催化剂的电子结构及表界面结构进一步提升高导电性电催化剂的活性。在三年的实验过程中,本课题将具有高导电性的硒化物、磷化物、氮化物等材料作为研究载体,系统的研究了镍硒化合物材料电学行为与析氧活性之间的关联性,提出金属非氧化物的OER电催化性能是由其电学行为及表面氧化难易程度所共同决定的;利用碱性电解液中更易发生电化学表面氧化促进 OER 活性物种生成的特点,发展了促进金属态预催化剂表面电催化活性物种生成的通用策略,成功地实现了中性电解水析氧活性的显著提高;提出了利用阴离子改性高导电性金属磷化物合金材料的新方法,实现了碱性电催化析氢电极材料中水解离能和氢吸附自由能的协同调控;发展了氧等离子体刻蚀改性高导电性金属非氧化物材料的普适性方法,精准控制了金属氧化物/金属非氧化物界面的构筑,实现了对碱性HER电催化电极材料催化活性的显著提高。上述研究成果为发展高效的析氧析氢电催化剂提供了理论和方法指导,并为发展金属-空气电池,电解水产氢等新能源技术提供了更多的潜在材料。

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(0)
Regulating Water-Reduction Kinetics in Cobalt Phosphide for Enhancing HER Catalytic Activity in Alkaline Solution
调节磷化钴的水还原动力学以增强碱性溶液中的 HER 催化活性
  • DOI:
    10.1002/adma.201606980
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Xu Kun;Ding Hui;Zhang Mengxing;Chen Min;Hao Zikai;Zhang Lidong;Wu Changzheng;Xie Yi
  • 通讯作者:
    Xie Yi
Dual Modulation via Electrochemical Reduction Activiation on Electrocatalysts for Enhanced Oxygen Evolution Reaction
通过电化学还原激活电催化剂进行双重调节以增强析氧反应
  • DOI:
    10.1021/acsenergylett.8b01974
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    ACS ENERGY LETTERS
  • 影响因子:
    22
  • 作者:
    Liu, Si;Cheng, Han;Xie, Yi
  • 通讯作者:
    Xie, Yi
Controllable Surface Reorganization Engineering on Cobalt Phosphide Nanowire Arrays for Efficient Alkaline Hydrogen Evolution Reaction
用于高效碱性析氢反应的磷化钴纳米线阵列的可控表面重组工程
  • DOI:
    10.1002/adma.201703322
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Xu Kun;Cheng Han;Lv Haifeng;Wang Jingyu;Liu Linqi;Liu Si;Wu Xiaojun;Chu Wangsheng;Wu Changzheng;Xie Yi
  • 通讯作者:
    Xie Yi
Promoting Active Species Generation by Electrochemical Activation in Alkaline Media for Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution in Neutral Media
通过碱性介质中的电化学活化促进活性物质的生成,以在中性介质中高效电催化析氧
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.6b04732
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    NANO LETTERS
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Xu, Kun;Cheng, Han;Xie, Yi
  • 通讯作者:
    Xie, Yi
Understanding Structure-Dependent Catalytic Performance of Nickel Selenides for Electrochemical Water Oxidation
了解硒化镍对电化学水氧化的结构依赖性催化性能
  • DOI:
    10.1021/acscatal.6b02884
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    ACS Catalysis
  • 影响因子:
    12.9
  • 作者:
    Xu Kun;Ding Hui;Lv Haifeng;Tao Shi;Chen Pengzuo;Wu Xiaojun;Chu Wangsheng;Wu Changzheng;Xie Yi
  • 通讯作者:
    Xie Yi

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其他文献

非确知目标先验知识条件下MIMO雷达稳健波形设计
  • DOI:
    10.16652/j.issn.1004-373x.2017.17.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    现代电子技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    周子昂;徐坤;刘玉春;王洪雁
  • 通讯作者:
    王洪雁
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  • DOI:
    10.13200/j.cnki.cjb.000773
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  • 期刊:
    中国生物制品学杂志
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    --
  • 作者:
    李丽;鞠文;殷德辉;孟日增;李娟;宋秀玲;徐坤
  • 通讯作者:
    徐坤
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    李海东;李秀;肖静;徐坤
  • 通讯作者:
    徐坤
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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一种星球探测六足轮腿机器人的设计与运动规划
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    航空学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦日鹏;徐坤;陈佳伟;韩亮亮;丁希仑
  • 通讯作者:
    丁希仑

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

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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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