量子点/氧化物复合空心微球的无机溶液合成及储能特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21801200
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0102.配位化学
  • 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

Supercapacitor, famous for its fast charging-discharging property, environmental benignity and high power density, becomes prevalent as one of the most important solution for energy storage. Therefore, the synthesis of electrode material for supercapacitor is the state-of-art topic. Nickel cobalt oxide, with high specific capacitance and energy density, is one of the promising candidates. Nevertheless, the achievement of remarkable conductivity, superior rate capability and power density is still challenging. To tackle this issue, the introduction of graphene quantum dots with outstanding conductivity and remarkable edge activity is conceived. Hollow microsphere has several intriguing features, including ample reaction sites and short diffusion lengths, owing to its superior surface area and interval vacancy. It is also robust for accommodating the volume variation hence improving the cycling stability. In this backdrop, this project devises a strategy in decorating nickel cobalt oxide hollow microspheres with graphene quantum dots, aiming to take advantage of their respective merits. The effect of the distribution of the graphene quantum dots, the synthetic method of hollow microspheres, as well as the ratio and interfacial status on the supercapacitor performance will be carefully investigated. This effective strategy in tuning the structure and optimizing the chemical synthesis will be revealed. Moreover, the in-depth mechanism of the quantum dot decoration will be expounded. Ultimately, assisted by in-situ characterization and simulation on the performance alteration, this project may provide experimental foundation and enlighten the new vistas.
超级电容器充电时间短、循环寿命长且功率密度高,在储能领域受到广泛关注;氧化物材料比电容值和能量密度高,且廉价环保极具应用前景。然而氧化物材料面临导电性、倍率性能和功率密度低这些关键性科学问题。项目拟通过合成石墨烯量子点修饰双金属氧化物空心微球提升氧化物的储能性能。空心微球能提供充足反应位点,缩短离子扩散距离,且减轻循环时体积变化;石墨烯量子点导电性能优良、边缘活性高且有效避免空心微球团聚。深入研究量子点和空心微球的负载复合方式以及界面状态对超级电容器储能性能的影响。揭示调控组分结构、优化合成方法的有效措施,阐明量子点修饰改性电极材料的内在机理和影响规律。结合原位测试和材料计算,项目可以为超级电容器电极材料合成领域提供实验理论基础和思路。

结项摘要

项目执行期间通过静电纺丝法、水热模板法和原位生长等方法制备了碳基复合过渡金属氧化物复合超级电容器材料;研究了材料组分和结构等因素与电化学储能性能之间的内在关系;揭示调控组分结构、优化合成方法的有效措施,阐明电极材料的储能内在机理和影响规律。结合原位测试和材料计算,本项目为超级电容器电极材料合成领域提供实验理论基础和思路。多篇研究论文发表在多种国内外权威刊物上,如:Advanced Energy Materials、Materials Today、Small、Small Methods、Journal of Power Sources、Carbon等.发表SCI收录论文14篇,其中ESI高被引论文4篇。申请并授权了国家发明专利2项。项目执行期间共毕业了1位博士研究生和3位硕士研究生。建立了较为广泛的国际学术交流与合作关系。项目负责人张留洋2019年入选湖北省高层次人才计划和入选武汉理工大学15551人才工程;项目期间被聘为国内期刊《物理化学学报》的青年编委。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Sulfide-Based Nickel-Plated Fabrics for Foldable Quasi-Solid-State Supercapacitors
用于可折叠准固态超级电容器的硫化物镀镍织物
  • DOI:
    10.1002/eem2.12201
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ENERGY & ENVIRONMENTAL MATERIALS
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Wei Zhihao;Liu Tao;Zhang Liuyang;Yu Jiaguo
  • 通讯作者:
    Yu Jiaguo
NiCo2S4 Nanotubes Anchored 3D Nitrogen-Doped Graphene Framework as Electrode Material with Enhanced Performance for Asymmetric Supercapacitors
NiCo2S4 纳米管锚定 3D 氮掺杂石墨烯框架作为电极材料,增强不对称超级电容器的性能
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.9b00284
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Chen, Yiying;Liu, Tao;Yu, Jiaguo
  • 通讯作者:
    Yu, Jiaguo
ZIF-67 derived nickel cobalt sulfide hollow cages for high-performance supercapacitors
用于高性能超级电容器的ZIF-67衍生硫化镍钴空心笼
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2019.144501
  • 发表时间:
    2020-02-28
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Cai, Pengfei;Liu, Tao;Yu, Jiaguo
  • 通讯作者:
    Yu, Jiaguo
N-doped graphene framework supported nickel cobalt oxide as supercapacitor electrode with enhanced performance
N掺杂石墨烯框架支撑镍钴氧化物作为性能增强的超级电容器电极
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2019.04.074
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Chen, Yiying;Liu, Tao;Yu, Jiaguo
  • 通讯作者:
    Yu, Jiaguo
Hollow Carbon Spheres and Their Hybrid Nanomaterials in Electrochemical Energy Storage
电化学储能中的空心碳球及其杂化纳米材料
  • DOI:
    10.1002/aenm.201803900
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    ADVANCED ENERGY MATERIALS
  • 影响因子:
    27.8
  • 作者:
    Liu, Tao;Zhang, Liuyang;Yu, Jiaguo
  • 通讯作者:
    Yu, Jiaguo

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其他文献

用于单电感双输出Buck变换器的PCPV控制方案
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐利梅;王瑶;张留洋;杨甲勇
  • 通讯作者:
    杨甲勇
无源RFID自适应帧时隙防碰撞算法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    张留洋
利用液芯光纤产生空心光束
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张留洋
竞争非局域介质中光束调控
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    浦绍质;马愈;张留洋;黄金哲
  • 通讯作者:
    黄金哲
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小红;张留洋
  • 通讯作者:
    张留洋

其他文献

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张留洋的其他基金

2D/2D层状复合直接Z型产氢光催化材料的静电自组装制备
  • 批准号:
    51872220
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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