超级电容器用氧化物/自支撑淀粉基多孔类石墨烯复合电极材料的结构及电极过程研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51474110
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    83.0万
  • 负责人：
    王红强
  • 依托单位：
    黄冈师范学院
  • 学科分类：
    E0410.冶金物理化学与冶金原理
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

To solve the problems of low capacity and high self-discharge of supercapacitor, this program poposes a design of a new composite cathode material of metallic oxide (MOX) with special microstructure and porous starch-based graphene-like with high specific surface area and conductivity used for supercapacitor. The composite cathode material with high density, high specific capacity and low self-discharge rate used for supercapacitor takes full advantages of porous graphene-like with excellent conductivity, capacitance, pores and framework. Research has focused on the scientific problems of preparation of MOX/starch-based porous graphene-like cathode material, reaction of composite capacitance and self-discharge progress of supercapacitor based on MOX/starch-based porous graphene-like, etc. New research techniques, such as SECM, are explored to investigate the cathode rections of double-layer and pseudo capacitances and essence of self-discharge reaction. This program will get advanced preparation method of MOX/starch-based porous graphene-like composite cathode material to provide theoretical basis for application of supercapacitor in the aspect of new energy storage.
针对超级电容器存在的容量偏低和自放电较大的问题，本项目提出构建具有特殊微观结构的贱金属氧化物与高比表面积高导电性的淀粉基多孔类石墨烯复合的超级电容器用新型电极材料。充分利用多孔类石墨烯的导电性好、电容性能优以及良好的孔洞和骨架结构，作为高比容量的贱金属氧化物的载体，形成具有高密度、高比容量和自放电率小的超级电容器用复合电极材料。重点对金属氧化物/淀粉基多孔类石墨烯电极材料的制备方法、复合电容反应过程和基于氧化物/淀粉基多孔类石墨烯的超级电容器的自放电过程等科学问题进行研究。探索采用扫描电化学显微镜等新方法研究双电层电容、赝电容电极反应过程和自放电过程，揭示复合电容行为和自放电的电极过程本质。获得完善的金属氧化物/淀粉基多孔类石墨烯复合电极材料的制备方法。为超级电容器在新能源储能方面的应用奠定理论基础。

结项摘要

针对超级电容器存在的容量偏低和自放电较大的问题，本项目利用多孔类石墨烯的导电性好、电容性能优以及良好的孔洞和骨架结构，作为高比容量的贱金属氧化物的载体，设计构建了具有特殊微观结构的贱金属氧化物与高比表面积高导电性的淀粉基多孔类石墨烯复合的超级电容器用新型电极材料。通过材料的设计和制备，制备了一系列具有高密度、高比容量和自放电率小的超级电容器用电极材料，例如3D-G@AC微球、MnO@C、MnO@C@CNTs、NiO/G/C等复合材料。重点对淀粉基多孔类石墨烯和氧化物/淀粉基多孔类石墨烯复合电极材料的制备方法进行了研究，获得了材料的形成机理；对原料和产物多孔结构的关系，对原料、制备方法和复合结构与性能的构效关系进行了深入的研究；对其电化学储能机理和电极反应过程进行了相关的研究工作。创新性地提出了通过掩埋法，在无催化剂作用下，以淀粉为原料，合成了石墨烯修饰的多孔中空活性碳微球异质结构，表现出优异的物化性能：材料比表面积为1931m2/g，孔隙率为1.23cm3/g。在有机电解液中，1A/g电流密度下，该材料释放出163F/g的比电容和41.26Wh/kg的能量密度，10000次后的电容保持率为93%；在此基础上，通过对材料形成机理的探索和创新，在淀粉基碳微球的形成过程中引入MnO和NiO等多种贱金属氧化物，制备得到MnO@C在电流密度0.2A/g下，容量高达1368.3F/g；制备的MnO@C@CNTs复合材料，在1A/g的电流密度下，质量比电容为757.4F/g。本项目获得了具备优异性能金属氧化物/淀粉基多孔类石墨烯复合电极材料完善的制备方法。为超级电容器在新能源储能方面的应用奠定理论基础。

项目成果

期刊论文数量（27）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
不同磺酸掺杂聚苯胺的制备及在超级电容器中的应用(英文)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    林有铖;钟新仙;黄寒星;王红强;冯崎鹏;李庆余
  • 通讯作者：
    李庆余
Sustainable synthesis of Co NPs@Graphited carbon microspheres as an efficient electrocatalyst for the oxygen-evolution reaction
Co NPs@石墨碳微球的可持续合成作为析氧反应的高效电催化剂
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2016.02.078
  • 发表时间：
    2016-06
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    王红强;张东才;张晓辉;李则胜;杨观华;吴永生;季晶晶;李庆余
  • 通讯作者：
    李庆余
A New Strategy to Stabilize Capacity and Insight into the Interface Behavior in Electrochemical Reaction of LiNi0.5Mn1.5O4/Graphite System for High-Voltage Lithium-Ion Batteries
高压锂离子电池LiNi0.5Mn1.5O4/石墨体系电化学反应稳定容量的新策略及界面行为研究
  • DOI：
    10.1021/acsami.7b08828
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    王红强;解雪松;韦晓璐;张晓辉;张久俊;黄有国;李庆余
  • 通讯作者：
    李庆余
Carbon Nanotubes/Carbon Fiber Paper Supported MnO2 Cathode Catalyst for Li-Air Batteries
碳纳米管/碳纤维纸负载二氧化锰锂空气电池正极催化剂
  • DOI：
    10.1002/celc.201700582
  • 发表时间：
    2017-11-01
  • 期刊：
    CHEMELECTROCHEM
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Hu, Si-Jiang;Fan, Xiao-Ping;Li, Qing-Yu
  • 通讯作者：
    Li, Qing-Yu
Three-Dimension Hierarchical Al2O3 Nanosheets Wrapped LiMn2O4 with Enhanced Cycling Stability as Cathode Material for Lithium Ion Batteries
三维分层 Al2O3 纳米片包裹 LiMn2O4 作为锂离子电池正极材料，具有增强的循环稳定性
  • DOI：
    10.1021/acsami.6b05640
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Lai Feiyan;Zhang Xiaohui;Wang Hongqiang;Hu Sijiang;Wu Xianming;Wu Qiang;Huang Youguo;He Zeqiang;Li Qingyu
  • 通讯作者：
    Li Qingyu

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其他文献

以淀粉为碳源制备锂离子电池负极用 Sn/C 复合材料的研究
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    --
  • 期刊：
    应用化工
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王红强;汪艳芳;李庆余
  • 通讯作者：
    李庆余
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  • DOI：
    10.1016/j.electacta.2016.01.207
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    2016-03
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    Electrochimica Acta
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    黄有国;林喜乐;潘齐常;李庆余;张晓辉;颜志雄;吴显明;何则强;王红强
  • 通讯作者：
    王红强
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    --
  • 发表时间：
    2016
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡敏;李玉;胡思江;王红强;李庆余
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  • 作者：
    黄有国;任孟德;李庆余;王红强
  • 通讯作者：
    王红强
以木薯为原料制备 B 型淀粉球晶
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    食品工业科技
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王红强;陈美超;李庆余
  • 通讯作者：
    李庆余

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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