基于酚醛树脂的纳米结构金属氧化物/碳复合材料及其储锂性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51673090
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As a new type of anode material for lithium ion batteries, many transition metal oxides such as SnO2, Fe2O3, Co3O4, NiO, etc. have higher specific capacity compared with the traditional graphite-based material. However, the application of metal oxides is limited by the poor cycling performance, owing to the large volume effect during the charge-discharge process. Aiming at this problem, we propose a novel methodology to synthesize carbon nanocomposites with metal oxide nanowire arrays and three-dimensional networks, using mesoporous phenolic resin with two-dimensional hexagonal and gyroid cubic nanostructure as hard template. Based on the strategy of structure and composition control, the unique nanostructured metal oxide/carbon composites will provide higher Li+ diffusion ability and better withstanding of the huge volume change, which is favorable for the storage of lithium ion. In addition, the carbon matrix can be served as a conductive agent and cushion layer to relax the stress and protect the metal oxide from severe pulverization and agglomeration, leading to the enhanced reversible capacity with excellent cycling performance. This proposal will focus on the key problems such as the construction and component optimization of nanowire arrays and three-dimensional networks, study the general synthesis method of nanostructured metal oxide/carbon composites, explore the relationship between the composition, structure and electrochemical properties, and make a foundation for the application of new anode materials for lithium ion batteries.
作为一类新型锂离子电池负极材料,过渡金属氧化物(如SnO2、Fe2O3、Co3O4、NiO等)相比传统的石墨负极具有更高的比容量,但金属氧化物在充放电过程中体积效应严重、循环稳定性差,限制了其实际应用。针对以上问题,本项目围绕结构调整策略和组成调整策略,提出一种以六方柱状和双连续立方结构的介孔酚醛树脂为模板,制备金属氧化物纳米线阵列和三维网络结构/碳复合材料的方法,利用纳米结构金属氧化物优良的锂离子扩散能力、储锂能力、应力缓冲能力以及碳材料突出的导电性和软垫效应,有效降低锂离子电池负极材料的体积效应,防止材料粉化和团聚,提高电极可逆容量和循环稳定性。项目将针对纳米线阵列、三维网络结构的构建以及组分优化等关键问题,深入研究纳米结构金属氧化物/碳复合材料的普适性制备方法和组成-结构-性能关系,为新型锂离子电池负极材料的应用奠定基础。

结项摘要

作为一类新型锂离子电池负极材料,过渡金属氧化物(如SnO2、Fe2O3、Co3O4、NiO等)相比传统的石墨负极具有更高的比容量,但金属氧化物在充放电过程中体积效应严重、循环稳定性差,限制了其实际应用。针对以上问题,本项目围绕结构调整和组成调整策略,制备纳米结构金属氧化物/碳复合材料,利用纳米结构金属氧化物优良的锂离子扩散能力、储锂能力以及碳材料突出的导电性和软垫效应,有效降低锂离子电池负极材料的体积效应,防止材料粉化和团聚,提高电极可逆容量和循环稳定性。项目通过自组装技术、模板技术和静电纺丝技术,制备了一系列孔隙率高、导电性好的多孔碳/金属氧化物复合材料。研究表明纳米结构金属氧化物和多孔碳的协同作用使复合材料的稳定性显著提高,在100 mA g-1时循环充放电120次后,电容量最高可达789 mAh g-1。项目深入研究了金属氧化物/碳复合材料的组成、结构和储锂性能之间的关系,为提高金属氧化物负极材料的电化学性能提供了思路。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Phenolic resin derived porous carbon/α-Fe2O3 composites with improved lithium storage performance
酚醛树脂衍生的多孔碳/α-Fe2O3 复合材料具有改善的锂储存性能
  • DOI:
    10.1016/j.reactfunctpolym.2018.08.008
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Reactive & Functional Polymers
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Liying Kang;Zhenglong Yang;Wei Jiang;Yanbin Xu;Yanfeng Meng;Feng Wang;Fenghua Liu
  • 通讯作者:
    Fenghua Liu
Controllable preparation and photocatalytic activity of ZnO microstructures with different morphology
不同形貌ZnO微结构的可控制备及其光催化活性
  • DOI:
    10.1049/mnl.2017.0652
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Micro & Nano Letters
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Xiaofang Qin;Feng Wang;Lixia Yang;Yanbin Xu;Zhenglong Yang;Shanmin Gao
  • 通讯作者:
    Shanmin Gao
Adsorption behavior of PAMAM dendrimers functionalized silica for Cd(II) from aqueous solution: Experimental and theoretical calculation
PAMAM 树枝状聚合物功能化二氧化硅对水溶液中 Cd(II) 的吸附行为:实验和理论计算
  • DOI:
    10.1016/j.jtice.2019.04.037
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE TAIWAN INSTITUTE OF CHEMICAL ENGINEERS
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Ren, Bing;Wang, Ke;Zhang, Huaqing
  • 通讯作者:
    Zhang, Huaqing
Sn/carbon nanofibers fabricated by electrospinning with enhanced lithium storage capabilities
静电纺丝制造的锡/碳纳米纤维具有增强的锂存储能力
  • DOI:
    10.1039/c6ra19862g
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Shuping Zhao;Zhenglong Yang;Wei Jiang;Liying Kang;Na Liu;Yanfeng Meng;Changmei Sun
  • 通讯作者:
    Changmei Sun
锂离子电池负极材料α-Fe2O3的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    化工新型材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    康利莹;杨正龙;姜玮;蒙延锋
  • 通讯作者:
    蒙延锋

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  • 通讯作者:
    杨正龙

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基于沸石咪唑酯框架的空心钴基化合物/氮掺杂碳/聚吡咯复合材料及其储锂性能研究
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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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