煤焦油/煤沥青绿色化高附加值利用的新方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1508201
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    245.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B08.化学工程与工业化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Coal tar is an abundant resource as a byproduct of coke production in iron-steel industry in Liaoning province, where there are sevaral big iron-steel companies such as An-Shan iron-steel company. However, the traditional methods now in practical use cannot efficiently convert coal tar and pitch to products such as value-added fine chemicals and functional carbon materials. How to make effective use of coal tar/pitch to produce value-added products such as functional carbon materials including graphene and carbon fibers for energy conversion and storage remains a big challenge. It is well known that there exist strong π-π interactions between highly condensed polycyclic aromatic molecules in coal tar pitch, which is a bottle-neck key issue that hinders the efficient conversion and utilization of coal tar pitch to functional carbon materials with tuned structure and properties for applications such as energy storage. Our previous yet preliminary work has demonstrated that the reactivity, wettability and rheological properties of coal tar pitch can be improved by partially saturating the polycyclic aromatic molecules in the coal tar pitch. This project aims to develop novel strategies to effectively convert and upgrade coal tar pitch by catalytic hydrogenation of coal tar under mild conditions to produce high quality coal-based jet fuels, fine chemicals, and hydrogenated pitch and/or mesophase pitch with tuned properties. The interations between the polycyclic aromatic molecules, sovlents and catalysts under the real conditions in fixed-bed reactor will be studied in detail. With coal tar pitch and the as-made hydrogenated pitch as precursors, the bottom-up strategies including electrospinning, template surface induction and solvothermal methods will be explored to develop new processes for the controlled synthesis of high-performance carbon materials for energy storage. These efforts will help to shed a new light on the kinetic and thermodynamic nature of catalytic hydrogenation reactions of polycyclic aromatic molecules in coal tar pitch, leading to new methods for the large scale production of high-performance carbon materials with tuned structure and properties, and to lay a solid foundation for efficient utilization of coal tar pitch to produce high value-added materials.
辽宁省煤焦油资源丰富,但深加工技术落后,产品附加值低,如何实现煤焦油/煤沥青的高附加值利用是一个需要解决的重大课题,其中,合成高性能碳材料是其高附加值绿色化利用的一个重要方向,但是,高缩合度和高芳香性分子结构所引起的强π-π作用阻碍/限制了煤沥青的高效可控转化利用。本项目将研究高温煤焦油分级转化的新技术策略,发展煤焦油全馏分固定床加氢新技术;将煤沥青转化为适度饱和的稠环芳烃以降低分子间作用力,提高其反应性、润湿性和流变性,合成煤基喷气燃料和精细化学品等高附加值产物;揭示催化加氢过程中稠环芳烃分子和溶剂的作用机制。以煤沥青及加氢改性精制煤沥青为原料,基于自下而上的技术策略,采用静电纺丝、模板表界面诱导及溶剂热等技术在分子层面实现新结构高性能碳材料的可控制备。将诠释稠环芳烃分子催化加氢反应热力学与动力学本质,建立新结构高性能碳材料的宏量制备新方法,为煤焦油/沥青的高效高附加值利用奠定科学基础。

结项摘要

基于“煤化工精细化”的理念,围绕以煤焦油/煤沥青为原料制备新结构高性能的功能碳材料开展了系统的研究,研究建立了煤焦油/煤沥青分子结构调控新技术、开发了煤焦油/煤沥青为原料选控制备功能性纳微米碳材料的新技术方法,研究了调控微纳米碳材料的结构和形貌、化学组成及物化性质的新方法,揭示了原料分子结构及制备工艺参数对目标功能碳材料的组成、结构及电化学性能的影响规律。基于多相催化反应建立了煤焦油/煤沥青基分子结构调控新方法;提出了高温氨气处理合成氮掺杂多孔碳片的新技术方法;构建了新结构高性能二氧化碳电催化整体催化剂;设计合成了高性能沥青基钾/钠离子电池负极材料,揭示了材料织构对碳材料储钾性能影响规律;提出了超级电容器用煤焦油基多孔碳电极材料合成新技术。基于本项目研究成果的最新进展,项目负责人作为主要参加人,修改制定了“煤焦化焦油加工工程设计规范”等2项国家标准并于2018年正式颁布实施。项目执行期间,2019年获1项辽宁省自然科学一等奖“基于廉价天然材料设计和构筑功能碳材料的新方法”,2018年获1项陕西省科学技术奖二等奖;发表论文SCI 收录论文50余篇;申请及授权发明专利11件(包括PCT专利1件,已在8个国家和地区获得授权)。培养博士生8名,博士后1名,研究生18名。负责人2018-2019年连续入选全球高引科学家名单。

项目成果

期刊论文数量(39)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Synthesis of layered microporous carbons from coal tar by directing, space-confinement and self-sacrificed template strategy for supercapacitors
通过定向、空间限制和自牺牲模板策略从煤焦油合成层状微孔碳用于超级电容器
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2017.06.092
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Xie Xiaoyu;He Xiaojun;Shao Xiaolong;Dong Shian;Xiao Nan;Qiu Jieshan
  • 通讯作者:
    Qiu Jieshan
Rational design of high-performance sodium-ion battery anode by molecular engineering of coal tar pitch
煤焦油沥青分子工程合理设计高性能钠离子电池负极
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2018.01.098
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Wang Yuwei;Xiao Nan;Wang Zhiyu;Li Hongjiang;Yu Mingliang;Tang Yongchao;Hao Mingyuan;Liu Chang;Zhou Ying;Qiu Jieshan
  • 通讯作者:
    Qiu Jieshan
Porous carbon nanosheets from coal tar for high-performance supercapacitors
用于高性能超级电容器的煤焦油多孔碳纳米片
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2017.04.108
  • 发表时间:
    2017-07-31
  • 期刊:
    JOURNAL OF POWER SOURCES
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    He, Xiaojun;Ma, Hao;Qiu, Jieshan
  • 通讯作者:
    Qiu, Jieshan
Coal-based carbon anodes for high-performance potassium-ion batteries
用于高性能钾离子电池的煤基碳阳极
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2019.03.020
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Xiao, Nan;Zhang, Xiaoyu;Qiu, Jieshan
  • 通讯作者:
    Qiu, Jieshan
Surface modification of biomass-derived hard carbon by grafting porous carbon nanosheets for high-performance supercapacitors
通过接枝多孔碳纳米片对生物质硬碳进行表面改性,用于高性能超级电容器
  • DOI:
    10.1039/c8ta04080j
  • 发表时间:
    2018-09-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Dong, Shian;He, Xiaojun;Qiu, Jieshan
  • 通讯作者:
    Qiu, Jieshan

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其他文献

氮掺杂石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其氧还原催化性能
  • DOI:
    10.11949/0438
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺新福;龙雪颖;吴红菊;张凯博;周均;李可可;张亚婷;邱介山
  • 通讯作者:
    邱介山
中间相沥青及其应用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周颖;周颖;安光;安光;王六平;王六平;宋晓娜;宋晓娜;邱介山;邱介山
  • 通讯作者:
    邱介山
基于预沥青烯的有序结构中孔炭及其电化学性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘小雪;邱介山;王六平;王志超;许钦一;周颖
  • 通讯作者:
    周颖
N掺杂功能炭材料的合成、结构与性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴慈航;张超;王鑫海;朱燕燕;李爽;邱介山
  • 通讯作者:
    邱介山
离子交换均匀沉淀法合成纳米CeO_2研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Dalian University of Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱介山;朱少敏;姜玉玲
  • 通讯作者:
    姜玉玲

其他文献

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邱介山的其他基金

新结构高性能多尺度复合炭素材料的设计、合成及其海水淡化性能研究
  • 批准号:
    21336001
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    重点项目
CNT/泡沫炭复合材料的合成及其乙苯氧化脱氢催化性能的研究
  • 批准号:
    50972022
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
煤基功能性纳米和微米炭素材料的制备、结构和性能及其应用
  • 批准号:
    20836002
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    2008
  • 资助金额:
    200.0 万元
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    重点项目
功能性碳包覆纳米磁性金属材料的合成、结构控制及其吸附脱硫性能
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    37.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
煤基双壁纳米炭管的制备、结构及其催化性能的应用基础研究
  • 批准号:
    50472082
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
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    面上项目
等离子体和催化剂辅助煤基新型微米炭材料的制备、结构、性能及应用研究
  • 批准号:
    20376011
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
生物基碳包覆纳米金属材料的制备及其结构与性质研究
  • 批准号:
    20173007
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    12.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
电弧等离子体连续法煤基新型纳米炭材料的制备与研究
  • 批准号:
    29976006
  • 批准年份:
    1999
  • 资助金额:
    17.0 万元
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    面上项目
煤其富勒烯的合成及其炭分子筛柱色谱法的分离提纯研究
  • 批准号:
    29506041
  • 批准年份:
    1995
  • 资助金额:
    8.5 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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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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