电化学析出法调控过渡金属纳米颗粒原位生长及其氧析出反应催化研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51902100
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    高杨
  • 依托单位：
    湖南大学
  • 学科分类：
    E0208.无机非金属能量转换与存储材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In situ growth of transition-metal nanoparticles on the surface of perovskite oxides can greatly enhance their activity towards room-temperature electrocatalysis. However, the materials preparation and application are restricted by the insufficient mechanism study, uncontrollable particle growth, and unclear structure activity relationship. This project plans combine the theoretical modelling with experimental study, start with the Fe, Co, Ni doped (La,Sr)MnO3 perovskite oxide, investigate the mechanism of in situ growth, exsolution energy and stability using first principle simulation and thermodynamic calculation, adjusting the elemental composition and ratio, and design the precursors with stable structure and low exsolution energy. With the help of multiscale in situ and ex situ characterizations, the project aims to in situ grow the transition-metal nanoparticles with controllable size, morphology and distribution through electrochemical exsolution, and study their structure activity relationship to achieve efficient oxygen evolution reaction electrocatalysis. The development of this project will offer new insights for the design and regulation towards in situ growth of metal nanoparticles on the surface of perovskite oxide, and provide important theoretical and experimental references for future applications of this type of materials in the area including but not limited to room-temperature electrocatalysis.
钙钛矿氧化物表面原位生长过渡金属纳米颗粒可以极大提高室温电催化活性，然而其材料制备和应用受到机理研究不够深入、生长过程不可控、构效关系不明确等关键因素的制约。本项目拟采用理论模拟与实验研究相结合的手段，从掺杂有Fe、Co、Ni等过渡金属的(La,Sr)MnO3型钙钛矿氧化物出发，通过第一性原理模拟和热力学计算探究纳米颗粒原位生长的机理、析出能和稳定性，从而调节元素组分和比例，设计出结构稳定、析出能低的前驱体。并在多尺度原位和非原位表征技术的帮助下，通过电化学析出法原位生长出大小、形貌、分布可控的过渡金属纳米颗粒，在此基础上通过对构效关系的研究，实现高效的氧析出反应催化。本项目的开展将为钙钛矿氧化物表面原位生长金属纳米颗粒的设计和调控带来新的思路和方案，也为此类材料在室温电催化等领域的应用提供重要的理论支撑和实验基础。

结项摘要

钙钛矿氧化物表面原位生长过渡金属纳米颗粒可以极大提高室温电催化活性，然而其材料 制备和应用受到机理研究不够深入、生长过程不可控、构效关系不明确等关键因素的制约。本项目拟采用理论模拟与实验研究相结合的手段，从掺杂有Fe、Co、Ni等过渡金属的(La,Sr)MnO 3型钙钛矿氧化物出发，通过第一性原理模拟和热力学计算探究纳米颗粒原位生长的机理、析 出能和稳定性，从而调节元素组分和比例，设计出结构稳定、析出能低的前驱体。并在多尺度 原位和非原位表征技术的帮助下，通过电化学析出法原位生长出大小、形貌、分布可控的过渡金属纳米颗粒，在此基础上通过对构效关系的研究，实现高效的氧析出反应催化。本项目的开展将为钙钛矿氧化物表面原位生长金属纳米颗粒的设计和调控带来新的思路和方案，也为此类材料在室温电催化等领域的应用提供重要的理论支撑和实验基础。最终项目进展顺利，取得了预期的成果，可以进行结题。

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）
Boosting the electrochemical water splitting on Co3O4 through surface decoration of epitaxial S-doped CoO layers
通过外延S掺杂CoO层的表面修饰促进Co3O4上的电化学水分解
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2020.124591
  • 发表时间：
    2020-06
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Sun Tian;Liu Piao;Zhang Yan;Chen Zhengjian;Zhang Ce;Guo Xiaoguang;Ma Chao;Gao Yang;Zhang Shiguo
  • 通讯作者：
    Zhang Shiguo
Engineering the electronic structure of perovskite oxide surface with ionic liquid for enhanced oxygen reduction reaction
用离子液体改造钙钛矿氧化物表面的电子结构以增强氧还原反应
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2020.119593
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子：
    22.1
  • 作者：
    Hu Shuqi;Wang Jian;Zhang Jun;Lim Jongwoo;Gao Yang;Zhang Shiguo
  • 通讯作者：
    Zhang Shiguo
Free-standing phosphorous-doped molybdenum nitride in 3D carbon nanosheet towards hydrogen evolution at all pH values
3D 碳纳米片中的独立式磷掺杂氮化钼可在所有 pH 值下析氢
  • DOI：
    10.1016/j.jechem.2020.03.016
  • 发表时间：
    2020-11
  • 期刊：
    Journal of Energy Chemistry
  • 影响因子：
    13.1
  • 作者：
    Wang Qiyou;Zhang Yan;Ni Wenpeng;Zhang Yi;Sun Tian;Zhang Jiaheng;Duan Junfei;Gao Yang;Zhang Shiguo
  • 通讯作者：
    Zhang Shiguo
Fe3O4 nanoparticles encapsulated in single-atom Fe-N-C towards efficient oxygen reduction reaction: Effect of the micro and macro pores
Fe3O4 纳米粒子封装在单原子 Fe-N-C 中以实现有效的氧还原反应：微孔和大孔的影响
  • DOI：
    10.1016/j.carbon.2020.02.059
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    CARBON
  • 影响因子：
    10.9
  • 作者：
    Hu Shuqi;Ni Wenpeng;Yang Daihui;Ma Chao;Zhang Jiaheng;Duan Junfei;Gao Yang;Zhang Shiguo
  • 通讯作者：
    Zhang Shiguo

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其他文献

40%正辛醇/煤油中DMDODGA对硝酸环境中铈(Ⅲ)的萃取机理研究
  • DOI：
    10.7538/yzk.2018.52.12.2207
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    原子能科学技术
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  • 作者：
    杜宇;张萌;田国新;高杨;周羽;侯洪国;张智;李春辉;陈俐蔓
  • 通讯作者：
    陈俐蔓
三峡地区“14·9”极端暴雨型滑坡泥石流成灾机理分析
  • DOI：
    10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2016.04.20
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    水文地质工程地质
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  • 作者：
    李滨;冯振;赵瑞欣;贺凯;代贞伟;高杨;朱赛楠
  • 通讯作者：
    朱赛楠
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  • DOI：
    10.19540/j.cnki.cjcmm.20210318.202
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国中药杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高杨;魏蒙蒙;吴思玚;袁征;王树瑶;康琛;杨维;李鹰飞;李川
  • 通讯作者：
    李川
基于岩体损伤的大型高陡危岩稳定性评价方法
  • DOI：
    10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202003039
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    水文地质工程地质
  • 影响因子：
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  • 作者：
    贺凯;高杨;殷跃平;李滨
  • 通讯作者：
    李滨
FBAR振荡器作为六端口反射计射频源的BAW传感器读出电路
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    中国测试
  • 影响因子：
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  • 作者：
    高杨;黄振华;蔡洵
  • 通讯作者：
    蔡洵

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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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