基于聚合离子液体固态电解质的CO2吸附-电化学还原转化过程机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    21376216
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    90.0万
  • 负责人：
    雷乐成
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

CO2 fixation and conversion is a hot topic in greenhouse gas offset area. This project aims to build a CO2 adsorption and electrochemically reduction system with poly ionic liquid as solid electrolyte. First, regular ionic liquid is modified by inserting flexible long spacer substitution and using different anions. Then modified ionic liquid is polymerized into poly ionic liquid. Also, salt with the same anion as ionic liquid and single wall carbon nanotube are added during polymerization process to optimize the ionic conductivity of poly ionic liquid and then achieve a good balance between CO2 adsorption capacity and ionic conductivity. After synthesizing poly ionic liquid, a CO2 adsorption-electrochemically reduction coupled system will be built using poly ionic liquid as soild electrolyte. Operation parameters will be optimized to achieve efficient CO2 reduction. Based on the results derived from all the experiments, the interaction between CO2 adsorption and reduction process as well as the mechanism of CO2 conversion will be revealed.This project will provide theoretical support for developing the new generation solid electrolyte for CO2 adsorption-electrochemically reduction coupled system.
二氧化碳的固定与转化是温室气体减排领域的一个重要工作。本课题着眼于构建以一种聚合离子液体为固态电解质的CO2吸附-电化学还原耦合系统，实现CO2的高效固定与转化。首先，通过不同柔性间隔基团，阴离子对常规室温离子液体进行修饰改造，进而对其进行聚合。以期实现在提高CO2吸附性能的同时最大程度地优化合成的聚合离子液体的离子导电性。并在合成过程中通过无机盐和单壁碳纳米管的掺加调控聚合过程以期达到CO2吸附性能与离子导电性的最优匹配。然后，在获得兼具高CO2吸附性能与离子导电性的的聚合离子液体后，将其作为固态电解质搭建CO2吸附-电化学还原耦合系统以实现CO2到CO的高效转化。并通过操作参数优化实验使得CO2的转化效率最优化。最终揭示在基于聚合离子液体固态电解质的电化学系统中CO2吸附与还原过程的内在联系和作用机制。为开发适用于CO2吸附-电化学转化耦合系统的固态电解质提供理论指导。

结项摘要

二氧化碳转化及利用是控制全球气候变暖的一项紧迫任务，具有能源与环境双重现实意义。二氧化碳电催化转化可以在温和条件下使二氧化碳还原为高附加值的燃料、化工产品，因此具有广阔应用前景。本项目致力于开发新型催化剂、电解质和耦合体系用于实现二氧化碳到有机物的绿色高效低耗电化学转化。在本研究中，首先开发了一种低成本的季铵化多巴胺聚酰亚胺共修饰的固态电解质，并通过将该电解质和纳米银气体扩散电极相耦合，实现了二氧化碳到一氧化碳的转化效率超过50 %。其次，利用氯离子辅助氢模板法开发了一系列金属纳米泡沫电极，极大提高了二氧化碳转化为甲酸的法拉第效率。该方法具有条件温和，操作简单，可以通过电极电位可以直接控制催化剂表面结构等优点，最后，通过将二氧化碳电化学还原过程与生物催化过程相耦合，开发了高效低能耗转化二氧化碳的离子液体介导微生物电解池体系以及二氧化碳电化学还原耦合生物发酵的过程，实现二氧化碳到高附加值化学品的低能耗转化。本研究为二氧化碳转化提供了新的思路和技术支持，具有良好的研究和应用前景。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Electrochemical reduction of gaseous CO2 with a catechol and polyethyleneimine co-deposited polypropylene membrane
利用儿茶酚和聚乙烯亚胺共沉积聚丙烯膜电化学还原气态 CO2
  • DOI：
    10.1016/j.elecom.2016.07.009
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Electrochemistry Communications
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Xia Zheng;Qiu Wenze;Bao Han;Yang Bin;Lei Lecheng;Xu Zhikang;Li Zhongjian
  • 通讯作者：
    Li Zhongjian
CuS/RGO hybrid by one-pot hydrothermal method for efficient electrochemical sensing of hydrogen peroxide
CuS/RGO杂化一锅水热法用于过氧化氢的高效电化学传感
  • DOI：
    10.1016/j.cclet.2017.04.032
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子：
    9.1
  • 作者：
    Liu Wei;Lei Chaojun;Zhang Hongxiu;Wu Xiaolin;Jia Qing;He Denghong;Yang Bin;Li Zhongjian;Hou Yang;Lei Lecheng;Zhang Xingwang
  • 通讯作者：
    Zhang Xingwang
Prediction of Setschenow constants of N-heteroaromatics in NaCl solutions based on the partial charge on the heterocyclic nitrogen atom
基于杂环氮原子部分电荷预测 NaCl 溶液中 N-杂芳烃的 Setschenow 常数
  • DOI：
    10.1007/s11356-015-5544-x
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Yang Bin;Li Zhongjian;Lei Lecheng;Sun Feifei;Zhu Jingke
  • 通讯作者：
    Zhu Jingke
Highly selective electrochemical conversion of CO2 to HCOOH on dendritic Indium foams
在树枝状泡沫铟上将 CO2 高选择性电化学转化为 HCOOH
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    ChemelectroChem
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Xia Zheng;Freeman Matthew;Zhang Dongxiao;Yang Bin;Lei Lecheng;Li Zhongjian;Hou Yang
  • 通讯作者：
    Hou Yang
A p-Si/NiCoSex core/shell nanopillar array photocathode for enhanced photoelectrochemical hydrogen production
用于增强光电化学产氢的 p-Si/NiCoSex 核/壳纳米柱阵列光电阴极
  • DOI：
    10.1039/c6ee02215d
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Energy & Environmental Science
  • 影响因子：
    32.5
  • 作者：
    Zhang Hongxiu;Ding Qi;He Denghong;Liu Hu;Liu Wei;Li Zhongjian;Yang Bin;Zhang Xingwang;Lei Lecheng;Jin Song
  • 通讯作者：
    Jin Song

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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    雷乐成
  • 通讯作者：
    雷乐成

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基于电催化耦合微生物系统的化工废水固碳制氢技术研究
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相似国自然基金

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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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