煤基碳气凝胶的结构设计、可控制备与应用基础研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1610255
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    295.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0203.碳素材料与超硬材料
  • 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

Aiming at the low-carbon and high value-added utilization of the coal resources from Shanxi province and environmental protection, this proposal constructs macroscopic coal-based carbon materials with novel nanostructure and unique properties by using coal molecular tailoring and step conversion strategies, applying in the field of deep purification of coking waste water. The small molecule organic compounds in coal are taken as carbon source to prepare onion-like carbon by microwave-assisted solvothermal method; the graphite crystallites in coal are used as precursor to prepare coal-based graphene through oxidation stripping method; and the self-supported coal-based monolithic carbon aerogels are controllably assembled from onion-like carbon and coal-based graphene by wet chemistry. Molecular recognition and heteroatomic doping methods are adopted to realize the resource recovering and harmless removal of orgagic pollutants in coking waste water by the carbon aerogel-based molecularly imprinted material and 3D electrocatalytical oxidation electrode, respectively. The surface chemistry and porosity evolution during the application of the materials are investigated, so as to elucidate the relationship between coal-based aerogel structure and its molecular recognition and electrocatalytic oxidation performance. The implementation of this project will forge the preparation theory and technology of coal-based functionalized carbon aerogel, as well as the theoretical guidance and technological support for the green and high value-added utilization of coal resources in Shanxi province.
针对山西丰富煤炭资源的低碳高附加值利用和环境保护,申请项目采用煤的分子裁剪和分级转化策略,构筑具有新颖纳米结构和独特性能的煤基宏观碳材料并用于焦化废水深度净化。以煤中小分子有机物为碳源,微波辅助溶剂热法制备洋葱碳;以煤中石墨微晶为前驱体,氧化剥离法制备煤基石墨烯。通过表面化学性质调控,实现洋葱碳和石墨烯片的可控组装,获得煤基碳气凝胶自支撑宏观体结构。采用分子识别和杂原子掺杂技术,以碳气凝胶构筑煤基分子印迹块体材料和电催化氧化三维电极,实现焦化废水中有机污染物的资源化回收和无害化脱除,研究材料使用过程中表面化学性质和孔隙结构演变规律,揭示煤基碳气凝胶结构与分子识别和电化学催化氧化性能之间的构效关系。项目的实施将形成煤基功能化碳气凝胶的制备理论和技术,为山西煤炭资源绿色高值利用提供理论指导和技术支持。

结项摘要

本项目针对山西丰富煤炭资源的低碳高附加值利用和环境保护需求,围绕煤基纳米碳球、石墨烯及碳气凝胶的结构设计、可控制备和功能化应用展开研究,取得的主要进展如下:1)以脂肪性和芳香性煤基小分子为碳源,实现碳量子点以及多种结构和特性的煤基纳米碳球的可控制备;2)以不同变质程度的山西煤为碳源,探究煤中微晶石墨结晶程度与石墨烯产物结构之间的关联,制备了大小、层数、表面官能度和缺陷度可调控的煤基石墨烯;3)通过液相自组装构筑了超轻(4.56 mg cm-3)、高弹性(高达95%的压缩率)、高比表面积(787.92 m2 g-1)、高导电性和优良表面反应性的煤基三维梯级孔结构复合气凝胶;4)设计并制备负载FeOOH的煤基电催化氧化三维材料,并建立了石墨烯组装体光热转化材料,实现焦化废水有机污染物氧化降解;5)设计并制备了一系列煤基碳纳米球基与煤基碳气凝胶基分子/离子印迹材料,实现了对焦化废水中苯酚(106.23 mg g-1)、喹啉(131.22 mg g-1)等杂原子芳烃以及对重金属铜离子(45.46 mg g-1)以及粉煤灰中锂离子(57.67 mg g-1)等的选择性优先识别与深度分离。本项目的研究成果为煤基碳材料应用于焦化废水中杂原子芳烃的资源化回收和无害化处理,为山西煤炭资源绿色高值利用提供了充分的理论基础和实践经验。

项目成果

期刊论文数量(53)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(19)
专利数量(31)
Fluorescent carbon quantum dots synthesized by chemical vapor deposition: An alternative candidate for electron acceptor in polymer solar cells
化学气相沉积合成的荧光碳量子点:聚合物太阳能电池中电子受体的替代候选者
  • DOI:
    10.1016/j.optmat.2017.10.010
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    OPTICAL MATERIALS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Cui, Bo;Yan, Lingpeng;Jia, Husheng
  • 通讯作者:
    Jia, Husheng
Engineering hollow polyhedrons structured from carbon-coated CoSe2 nanospheres bridged by CNTs with boosted sodium storage performance
由碳涂层 CoSe2 纳米球和碳纳米管桥接而成的工程空心多面体,具有增强的钠存储性能
  • DOI:
    10.1039/c7ta02665j
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Tang Yongchao;Zhao Zongbin;Hao Xiaojuan;Wang Yuwei;Liu Yang;Hou Yanan;Yang Qi;Wang Xuzhen;Qiu Jieshan
  • 通讯作者:
    Qiu Jieshan
An Efficient Synthesis and Photoelectric Properties of Green Carbon Quantum Dots with High Fluorescent Quantum Yield
高荧光量子产率绿色碳量子点的高效合成及其光电性能
  • DOI:
    10.3390/nano10010082
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Nanomaterials
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Zheng Jingxia;Xie Yanting;Wei Yingying;Yang Yongzhen;Liu Xuguang;Chen Yongkang;Xu Bingshe
  • 通讯作者:
    Xu Bingshe
Investigation on the chirality mechanism of chiral carbon quantum dots derived from tryptophan.
色氨酸手性碳量子点的手性机制研究
  • DOI:
    10.1039/c8ra09649j
  • 发表时间:
    2019-01-22
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wei, Yingying;Chen, Lin;Wang, Junli;Liu, Xuguang;Yang, Yongzhen;Yu, Shiping
  • 通讯作者:
    Yu, Shiping
纳米碳基表面分子印迹吸附剂综述及其吸附机理探讨(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    新型炭材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦蕾;刘伟峰;刘旭光;杨永珍;张立安
  • 通讯作者:
    张立安

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其他文献

The morphology and electrical resistance of long oriented vapor-grown carbon fibers synthesized from coal pitch
煤沥青合成长取向气相生长碳纤维的形貌和电阻
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2007.11.010
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
    Carbon
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    刘旭光
  • 通讯作者:
    刘旭光
低温等离子体对镍吸附细菌B8的诱变
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    高校化学工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨利擎;刘旭光;贾虎生;李彦威
  • 通讯作者:
    李彦威
碳微球的离子化表面修饰
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨永珍;韩艳星;李莎;刘红艳;刘旭光;许并社
  • 通讯作者:
    许并社
从昼夜节律角度研究针灸治疗RA作用原理的思考
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    时珍国医国药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马文彬;周海燕;刘旭光
  • 通讯作者:
    刘旭光
多孔碳微球负载纳米银的制备及抗菌性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    太原理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫翎鹏;杨永珍;陈永康;刘旭光
  • 通讯作者:
    刘旭光

其他文献

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刘旭光的其他基金

电致发光二极管用高效磷光碳量子点的结构与发光性质调控机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
洋葱状富勒烯基复合荧光量子点体系的构建
  • 批准号:
    21176169
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
洋葱状富勒烯表面分子印迹材料制备与性能表征
  • 批准号:
    20971094
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
洋葱状富勒烯介观定位有序复合过程研究
  • 批准号:
    20676086
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
纳米洋葱状富勒烯的表面修饰与功能化
  • 批准号:
    20471041
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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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