熔盐电解法制备硅纳米材料及其电化学性能的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51004016
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    杨娟玉
  • 依托单位：
    有研工程技术研究院有限公司
  • 学科分类：
    E0410.冶金物理化学与冶金原理
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

纳米二氧化硅熔盐电解是一种新型的电解冶金过程，应用于硅纳米线和其他纳米结构硅材料的制备是一个全新的研究方向，由于具有过程简单、产物纯度高、产量大等特点，极具规模化生产和发展的前景。本项目拟研究纳米二氧化硅熔盐电解制备硅纳米线的技术设计和工艺条件，电解过程中中间产物的组成和结构的形成与演变规律，明确硅纳米线的电化学成核与生长机理；探索熔盐电解制备硅纳米管、纳米多孔硅、含金属复合纳米硅等纳米硅材料的制备技术，实现硅纳米线的结构可控制备和其他纳米结构硅材料的合成；同时，研究硅纳米线、纳米多孔硅、含金属复合硅纳米线等不同纳米结构硅材料在充放电过程中组成和结构的变化，明确硅纳米材料电化学性能与纳米结构之间的关系。本项目的实施将实现熔盐电解法制备硅纳米线理论和方法上的突破，为发展熔盐电解法制备硅纳米线和其他纳米结构硅材料的低成本新技术和硅纳米材料在锂离子电池中的应用奠定基础。

结项摘要

本项目采用纳米二氧化硅为原料烧结制备多孔电极，在CaCl2熔盐中直接电解制备硅纳米线。研究了纳米二氧化硅电极制备工艺，分析了制备硅纳米线的工艺条件；在分析纳米二氧化硅与熔盐相互作用和电解过程中间产物的基础上，提出了硅纳米线的电化学生长机理；本项目还研究了直接熔盐电解制备硅纳米管、硅纳米颗粒等其他结构的硅纳米材料。具体研究结果如下：.1、以纳米二氧化硅烧结多孔体为阴极，在900℃的CaCl2熔盐中不同电位下进行恒电位电解实验；对恒电位电解产物进行XRD、FESEM和TEM分析，纳米二氧化硅在-1.00~-1.50V(vs Pt，以下同)电位范围内生成具有单晶结构的硅纳米线，当电位为-1.60V时产物为硅颗粒，在电位小于-1.60V时形成硅钙合金；分析了电解温度对形成硅纳米线的影响，在900℃下硅纳米线具有较好的特性形貌；在-1.20V下900℃的CaCl2熔盐中直接电解纳米二氧化硅制备硅纳米线，电解过程的电流效率可达80%以上。.2、采用FESEM、XRD和EDS分析了纳米二氧化硅烧结片在900℃的CaCl2熔盐中浸泡后结构和组成的变化，结果表明，由于纳米尺寸效应和CaCl2熔盐对二氧化硅的熔融(软化)具有助熔作用，纳米二氧化硅烧结片在900℃的CaCl2熔盐中由固态转变为熔融或半熔融态。根据对900℃的CaCl2熔盐中-1.2V恒压电解不同时间电极片上反应区的结构和组成分析结果，提出了纳米二氧化硅电极片的硅/熔融二氧化硅/熔盐三相界面沿极片径向方向均匀推进的电解还原过程。通过对900℃的CaCl2熔盐中-1.2V恒压电解5min和15min电解产物的形貌、结构和成份分析，提出了硅纳米线在熔盐中的电化学成核与生长机理。.3、研究了硅纳米线的电化学性能，结果表明，硅纳米线具有较好的电化学嵌脱锂特性，电解4h所制备的硅纳米线首次充电比容量达3212.1mAh/g，放电比容量1510.1 mAh/g，充放电效率为47%。.研究成果在国内外知名刊物上发表SCI&EI 论文11篇，申请专利14项，其中2项已授权。参加国际会议3次，国内会议1次。培养硕士研究生3名，博士研究生2名，博士后1名。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（11）
Effect of Modified Elastomeric Binder on Electrochemical Properties of Silicon Anode for Lithium-ion Battery
改性弹性粘结剂对锂离子电池硅负极电化学性能的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    International Journal of Minerals Metallurgy and Materials
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    李涛;杨娟玉;卢世刚
  • 通讯作者：
    卢世刚
Process Mechanism of Silicon Nanowires Preparation by Electrolytic Method in Molten Salt
熔盐电解法制备硅纳米线的工艺机理
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2010
  • 期刊：
    CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY
  • 影响因子：
    0.7
  • 作者：
    Yang Juan-Yu;Lu Shi-Gang;Ding Hai-Yang;Zhang Xiang-Jun;Kan Su-Rong
  • 通讯作者：
    Kan Su-Rong
核壳结构SiC/SiO2纳米线的低温合成与表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Journal of Inorganic Materials
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    赵春荣;杨娟玉;丁海洋;卢世刚
  • 通讯作者：
    卢世刚
Failure mechanism of bulk silicon anode electrodes for lithium-ion batteries
锂离子电池体硅负极失效机理
  • DOI：
    10.1007/s12598-013-0045-x
  • 发表时间：
    2013-04
  • 期刊：
    RARE METALS
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Li, Tao;Yang, Juan-Yu;Lu, Shi-Gang;Wang, Han;Ding, Hai-Yang
  • 通讯作者：
    Ding, Hai-Yang
Silicon nanowires grown from electrochemical reduction silicon dioxide in molten salt CaCl2
在熔盐 CaCl2 中通过电化学还原二氧化硅生长出硅纳米线
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Journal of Rare Earths
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    杨娟玉;卢世刚;丁海洋;赵春荣;谭翱;王星明
  • 通讯作者：
    王星明

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其他文献

微/纳复合结构硅基负极材料
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    化学进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吴帅锦;杨娟玉;于冰;方升;武兆辉;史碧梦
  • 通讯作者：
    史碧梦
碳在锂离子电池硅碳复合材料中的作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Progress In Chemistry (化学进展)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张伟;齐小鹏;方升;张健华;史碧梦;杨娟玉
  • 通讯作者：
    杨娟玉

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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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