基于MOFs原位转化的纳米级Se@y-C多孔复合材料可控构筑及其高效储锂性能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21805117
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0905.电能源化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Li-Se battery is one of the most promising novel battery system, due to its ultra-high energy storage capacity. However, the large volume expansion, solubility of polyselenide intermediate and poor electronic/ionic transportation of Se have greatly hindered the cycling performance and rate capability of Li-Se battery. Herein, we propose a novel strategy to construct nano Se@y-C hybrid material that based on MOFs in-situ transformation, which features high electrochemical performance. In the resultant sample, nano Se is confined in the pores of the in-situ formed heteroatom-doped carbon layers. Superiorities of the nano Se@y-C are as following: the in-situ formed carbon layers can effectively prevent the aggregation of nano Se and accommodate its volume change, help to maintain its structural stability; heteroatom-doping can not only enhance the electronic/ionic conductivity of electrode, but also improve the interaction between Se and carbon layers. Mechanism of improved electrochemical performance of the nano Se@y-C hybrid is also studied, which focused on the synergistic effect of nano effect and carbon coating, influence mechanism of the heteratom-doping. The implementation of this project can provide important reference for the construction of electrode that shows high capacity, long cycling performance and excellent rate capability.
Li-Se电池具有超高的储能容量是极具研究意义的新型电池体系,但在充放电过程中Se易出现体积变化明显、多硒化物中间体脱落、电子/离子传导性较差等问题,导致其循环寿命和倍率性能不理想,限制了Li-Se电池的发展。本项目拟采用MOFs原位转化的策略构筑高性能纳米级Se@y-C多孔复合材料,产物中Se选择性的限域在碳孔径内避免表面吸附Se的存在。其优势如下:原位生成的碳基体可有效防止纳米Se的团聚和缓解充放电中Se的体积变化对电极结构的破坏,提高其循环寿命;异原子的引入能增强电极的电子/离子传导性和Se‒碳间作用力,改善其倍率性能。我们将深入研究纳米级Se@y-C多孔复合材料的高效储锂性能,阐明纳米效应及碳包覆对其性能提高的协同作用,明确异原子掺杂对Se电极的影响机理和作用规律。本项目的实施可为构筑高容量、长寿命、优倍率性能的电极提供重要借鉴。

结项摘要

Li-Se电池具有超高的储能容量是极具研究意义的新型电池体系,但充放电中Se的体积变化明显、多硒化物中间体易脱落且电子传导性不理想等问题直接影响了其循环稳定性和倍率性能,限制了Li-Se电池的发展。本项目采用MOFs原位转化的策略构筑了高性能的纳米级Se@异原子掺杂碳(Se@y-C)多孔复合材料,其中纳米Se被全部包裹在原位生成的氮原子掺杂碳孔径内,优势如下:原位生成的碳基体可有效防止纳米Se的团聚和缓解充放电中Se的体积变化对电极结构的破坏,提高其循环寿命;异原子的引入能增强电极的电子/离子传导性和Se‒碳间作用力,改善其倍率性能。研究表明以该方法制备的Se@void@NC材料作为电极组装的半电池在10A/g的电流密度下经4000圈循环后仍能保持324mAh/g的超高比容量。本项目的实施可为构筑高容量、长寿命、优倍率性能的电极材料提供重要借鉴。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Targeted synthesis of ionic liquid-polyoxometalate derived Mo-based electrodes for advanced electrochemical performance
离子液体-多金属氧酸盐衍生的钼基电极的靶向合成,具有先进的电化学性能
  • DOI:
    10.1039/c8ta12562g
  • 发表时间:
    2019-03-28
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Chen, Guojian;Zhang, Lei;Wang, Ying
  • 通讯作者:
    Wang, Ying
Controlled Synthesis of Ni-Doped MoS2 Hybrid Electrode for Synergistically Enhanced Water-Splitting Process
可控合成镍掺杂MoS2混合电极用于协同增强水分解过程
  • DOI:
    10.1002/chem.201904238
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemistry - A European Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Ying;Sun Wenming;Ling Xiaofei;Shi Xiangkai;Li Lanlan;Deng Yida;An Cuihua;Han Xiaopeng
  • 通讯作者:
    Han Xiaopeng
Ant-nest-like Cu2-xSe@C with biomimetic channels boosts the cycling performance for lithium storage
具有仿生通道的蚁巢状 Cu2-xSe@C 提高了锂存储的循环性能
  • DOI:
    10.1039/d1dt01061a
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Dalton Trans
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    wanshu luo;Meng Cao;Hanqing Pan;Qingqing Wang;Yinglan Ma;Chao Wang;Ying Wang;Yingqiu Gu;Lei Zhang
  • 通讯作者:
    Lei Zhang
Generation of Nanoparticle, Atomic-Cluster, and Single-Atom Cobalt Catalysts from Zeolitic Imidazole Frameworks by Spatial Isolation and Their Use in Zinc-Air Batteries
通过空间隔离从沸石咪唑骨架生成纳米颗粒、原子团簇和单原子钴催化剂及其在锌空气电池中的应用
  • DOI:
    10.1002/anie.201901109
  • 发表时间:
    2019-04-08
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Han, Xiaopeng;Ling, Xiaofei;Deng, Yida
  • 通讯作者:
    Deng, Yida
Morphology Controllable Synthesis of NiO/NiFe2O4 Hetero-Structures for Ultrafast Lithium-lon Battery
超快锂电池用NiO/NiFe2O4异质结构的形貌可控合成
  • DOI:
    10.3389/fchem.2018.00654
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Frontiers in Chemistry
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Wang Ying;Wu Shengxiang;Wang Chao;Wang Yijing;Han Xiaopeng
  • 通讯作者:
    Han Xiaopeng

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  • 作者:
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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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