多酸基阳离子型金属-有机框架的高效制备及其在锂电负极材料上的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21901016
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0101.元素化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Polyoxometalate-based metal-organic frameworks (POMOFs), due to their combination values of both polyoxometalates (POMs) and metal-organic frameworks (MOFs), have drawn significant attention in research areas such as energy storage and conversion. Nevertheless, the preparation of POMOFs using redox-active cationic ligands still remains challenging. There are only a few reports in this regard. We thus propose here a new protocol based on 3D printing to tackle the problems facing the syntheses of POM-based cationic MOFs, and prepare a series of novel POMOFs with intriguing structural properties accordingly. We also plan to adopt in situ technology to unveil the formation mechanism of POM-based cationic MOFs by on-line monitoring the 3D printing mutlistep hydrothermal synthesis. Thereafter, the electrochemical performance of the obtained materials will be investigated in detail. By tuning the compositions of POMOFs with different POMs, cationic ligands, and central metal ions, we intend to explore the effect of each component on electrochemical performance, aiming to establish the structure-property relation and screening out POM-based LIBs anode materials with high specific capacity and cycling stability. The implementation of this project not only puts forward a new method for the preparation of POMOFs, but also provides theoretic and experimental bases for the development of high-performance POM-based electrode materials.
多酸基金属-有机框架兼具多酸和金属-有机框架的优势,近年来在能量存储与转化领域受到广泛关注。然而,目前通过具有氧化还原活性的阳离子配体来制备多酸基金属-有机框架仍面临挑战,国内外鲜有相关研究报道。在本项目中,我们拟借助3D打印技术来解决多酸基阳离子型金属-有机框架难以制备的问题,便捷、高效地开发出一系列结构新颖的多酸基金属-有机框架晶体材料。与此同时,项目拟利用原位技术在线监测3D打印多步水热合成的反应过程,揭示多酸基阳离子型金属-有机框架的形成机理;通过调变多酸、阳离子配体、以及中心金属离子,探讨不同组分对于材料电化学性能的作用规律,建立结构与性能之间的构效关系,进而筛选出比容量高、循环性好的多酸基锂电负极材料。本项目的实施不仅为多酸基金属-有机框架的制备提供了一种新的思路,而且也为高性能多酸基电极材料的研制与开发提供了理论和实验依据。

结项摘要

多酸因其结构的多样性和多电子氧化还原的特性,被广泛用于能量转化与存储领域。但因其导电性差和易于团聚析出的特点,极大程度上限制了在电极材料上的应用。金属有机框架作为一类结构可调、孔隙率高、稳定性好的多孔材料,是多酸的理想载体。基于此,本项目通过三维打印的方式设计制备了一类新型的高通量两腔室水热合成反应器,用于多酸基金属有机框架的高效筛选、优化和制备。课题结合了多酸和阳离子型金属有机框架的氧化还原特性,成功开发了出系列比容量高、循环稳定性良好的锂电负极材料,利用多种表征技术揭示了多酸基金属有机框架的结构与其储锂性能之间的构效关系,为高性能多酸基锂电负极材料的开发提供理论和实验依据。此外,项目还探索了多酸的功能有机修饰和不对称合成,为多酸基功能材料的制备提供了新的方法与思路。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Asymmetric modification of Anderson-type polyoxometalates towards organic–inorganic homo- and hetero-cluster oligomers
安德森型多金属氧酸盐对有机-无机均聚物和杂簇低聚物的不对称修饰
  • DOI:
    10.1039/d2qi02233h
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Inorg. Chem. Front.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Meng-Meng Zhang;Yi-An Yin;Wu-Ji Chen;Chang-Gen Lin;Yongge Wei;Yu-Fei Song
  • 通讯作者:
    Yu-Fei Song
Direct molecular confinement in layered double hydroxides: frome fundamental to advanced photo-luminescent hybrid materials
层状双氢氧化物中的直接分子限制:从基础到先进的光致发光混合材料
  • DOI:
    10.1364/ol.33.001830
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Inorg. Chem. Front.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Fen-Di Zhang;Chang-Gen Lin;Shu-Jing Diao;Haralampos N. Miras;Yu-Fei Song
  • 通讯作者:
    Yu-Fei Song
Latest Progress of Asymmetrically Functionalized Anderson-type Polyoxometalates
不对称功能化Anderson型多金属氧酸盐的最新进展
  • DOI:
    10.1039/d2qi02690b
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Inorg. Chem. Front.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qinghe Zhuang;Zeqian Sun;Chang-Gen Lin;Bo Qi;Yu-Fei Song
  • 通讯作者:
    Yu-Fei Song
Elucidating the paramagnetic interactions of an inorganic-organic hybrid radical-functionalized Mn-Anderson cluster
阐明无机-有机杂化自由基功能化 Mn-Anderson 簇的顺磁相互作用
  • DOI:
    10.1039/d0dt04149a
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Dalton Trans.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chang-Gen Lin;Marie Hutin;Christoph Busche;Nicola L. Bell;De-Liang Long;Leroy Cronin
  • 通讯作者:
    Leroy Cronin

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其他文献

多酸-查耳酮杂化分子的制备及其光交联性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张洁;龙泳;宣为民;林长亘;宋宇飞
  • 通讯作者:
    宋宇飞

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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