水溶液储钠聚合物的设计、合成与电化学表征

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基本信息

  • 批准号:
    21503084
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0905.电能源化学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Aqueous sodium ion batteries are considered as promising electric energy storage technology for large scale stationary because of their advantages of low cost, safety and better environmental compatibility. However, Na-host materials for the aqueous sodium ion batteries are extremely limited because of the narrow electrochemical window of aqueous electrolytes and the strict restrictions of the metal oxide lattices on the larger Na+. Therefore, it is important to search and develop new generations of Na-host materials for aqueous batteries. Flexible polymer materials seem to be promising candidates because of their resource abundance, structural diversity and less restrictions on the cation size. In this study, we intend to design and synthesis self-doped polymers and carbonyl polymers as the cathode and anode materials to construct all organic aqueous sodium ion batteries. Following are the specific contents:Na-rich cathodes are developed by grafting the p-doped conducting polymers with ionizable sodium alkyl, while Na-defect anodes are developed by grafting the n-doped conducting polymers with carbonyl groups; The effect of the polymer structures and aqueous electrolytes on the electrochemical properties of the electrodes will be investigated by studying the electrochemical performances of the polymer electrodes;The reaction mechanism of the polymer electrodes will be revealed to provide theoretical guidance for the regular design and applications of new generations of all-organic aqueous Na-ion batteries with low cost and environmental friendliness.
水溶液钠离子电池价格低廉、安全性高且环境友好,是一种极具前景的大规模储能体系。然而,受制于水溶液的电化学窗口以及无机刚性晶格对于体积较大的钠离子的限制作用,可供选择的电极材料有限且可逆容量偏低。因此,探寻和发展新型正负极材料是发展水溶液钠离子电池的一个重要方向。本研究拟利用聚合物柔性骨架对于阳离子的尺寸限制较小,资源丰富且结构多样,设计合成不同结构的自掺杂聚合物阴极和共轭羰基聚合物阳极,构建全有机水溶液钠离子电池。具体研究内容包括:在p-掺杂的导电聚合物主链上接枝烷基钠盐,n-掺杂的导电聚合物主链上接枝共轭羰基,分别构建富钠的聚合物正极体系和贫钠的聚合物负极体系;通过研究聚合物电极在水溶液钠离子电池中的电化学行为,探索不同聚合物结构、电解液组分对电化学性质的影响;进一步研究聚合物在水溶液中储钠的电化学反应机理,为发展清洁、廉价的全有机水溶液钠离子电池提供理论基础知识和技术支持。

结项摘要

水溶液钠离子电池资源丰富、价格低廉、环境友好,在规模储能领域极具应用前景。聚合物材料结构多样、化学可控性强,对阳离子的限制较小,基于聚合物构建的水溶液钠离子电池在资源与成本上极具优势。本项目围绕以聚合物为电极材料的(水溶液)钠离子电池而展开,设计合成了一系列结构稳定、理论容量高的聚合物材料,如导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯、聚并苯)、羰基化合物(聚酰亚胺、聚氨基蒽醌)等,系统地研究了此类聚合物的化学结构与储钠性能的构效关系。进一步结合理论模拟以及分子设计,构建亚铁氰根掺杂的聚苯胺(PAn),二苯胺磺酸钠掺杂的聚吡咯(PPy/DS)两种水溶液储钠正极体系以及聚酰亚胺、多活性聚氨基蒽醌两类水溶液储钠负极体系。结合正负极容量匹配、电解液匹配以及库伦匹配的原理,构建了1~2套具有实用价值的水溶液钠离子电池体系。进一步通过非原位表征手段分析了聚合物的储钠反应过程的结构变化与反应机理,为进一步发展清洁廉价且高性能的储能材料与器件提供了理论指导与技术支持。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
共轭羰基化合物作为钠/钾离子电池电极材料的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    储能科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘梦云;谷天天;周敏;王康丽;程时杰;蒋凯
  • 通讯作者:
    蒋凯
Nickel sulfide nanospheres anchored on reduced graphene oxide in situ doped with sulfur as a high performance anode for sodium-ion batteries
硫化镍纳米球锚定在原位掺杂硫的还原氧化石墨烯上,作为钠离子电池的高性能阳极
  • DOI:
    10.1039/c7ta02194a
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Tao Hongwei;Zhou Min;Wang Kangli;Cheng Shijie;Jiang Kai
  • 通讯作者:
    Jiang Kai
Electrochemical Synthesis of Potassium Titanate Nanowires in Molten Salts with Good Li+-Intercalation Performance
熔盐中电化学合成具有良好插锂性能的钛酸钾纳米线
  • DOI:
    10.1149/2.1571714jes
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of the Electrochemical Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Huang Shu;Zhou Min;Wang Kangli;Cheng Shijie;Yan Guoping;Jiang Kai
  • 通讯作者:
    Jiang Kai
Highly conjugated poly(N-heteroacene) nanofibers for reversible Na storage with ultra-high capacity and a long cycle life
高度共轭聚(N-杂并苯)纳米纤维,用于可逆储钠,具有超高容量和长循环寿命
  • DOI:
    10.1039/c8ta06724d
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Gu Tiantian;Zhou Min;Huang Bing;Liu Mengyun;Xiong Xiaolin;Wang Kangli;Cheng Shijie;Jiang Kai
  • 通讯作者:
    Jiang Kai
A polyimide-MWCNTs composite as high performance anode for aqueous Na-ion batteries
聚酰亚胺-多壁碳纳米管复合材料作为水性钠离子电池的高性能阳极
  • DOI:
    10.1029/2020jb019860
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Gu Tiantian;Zhou Min;Liu Mengyun;Wang Kangli;Cheng Shijie;Jiang Kai
  • 通讯作者:
    Jiang Kai

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  • 发表时间:
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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

        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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