三维复合材料电极构筑及其能量存储与转化动力学的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51631004
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    270.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With fast-growing demands for high-performance energy-storage and -conversion devices operating at low cost, there is considerable interest in developing novel electrode materials with enhanced electron and ion transport kinetics. This requires the electrode systems composing electroactive materials, conductive reinforcements and current collectors to possess the properties of large specific surface area, low internal resistance and high catalytic activity. In this proposal, facile synthesis technologies will be developed to prepare three-dimensional bicontinuous nanoporous hybrid materials and then seamlessly integrate them with current collectors for simultaneously addressing these requirements along the strategies of maximizing the specific surface area, minimizing the internal resistance and optimizing the catalytic activity. Special attention will be paid on the preparation and electrochemical properties of nanoporous metal-based composites and hybrids with unique crystallographic, interfacial and morphologic structures. During the course of the study, basic structure-activity relationships among their energy-storage and -conversion performances, microstructural properties and compositions will be demonstrated for the proposals of new principles and advanced designs of nanoporous hybrid electrodes with remarkably enhanced performance. Ultimately, the energy-storage and -conversion prototype devices will be constructed with these compositive electrode systems. Based on the implementation of this proposal, it is expected to deepen the understanding of physical mechanisms on the interactions and coupling effects in the metal-based heterostructures, and to achieve novel and high-performance materials, promoting the development of energy-storage and -conversion devices with high-energy and high-power densities as well as high efficiency.
以能量存储与转化器件低成本、高性能运行的需求为牵引,本项目拟以比表面积最大化、内阻最小化、催化性能最优化为实现途径,发展三维互连互通纳米多孔复合材料电极及其一体化集成的新方法和新原理,研发实用多孔金属复合材料的制备工艺;建立能量存储与转化服役性能与结构参数、成分之间的构效关系,最后获得高性能的储能与转化器件原型。实施本项目将有助于深入理解金属基异质结构相互作用的物理机制,为获得高比能、高比功率能量存储/输出和高效能量转化提供材料基础,推动燃料电池、超级电容等能量存储器件的商业化。

结项摘要

化石燃料过度消耗和排放所导致的严重环境污染影响着国民生活环境与经济的协调和可持续发展,促使着人类社会对绿色新能源的广泛需求。围绕能量存储与转化复合电极系统中电子输运/离子传输与扩散动力学、表面氧化还原反应动力学等关键科学问题,本项目顺利开展研究工作,取得了如下三方面主要进展:.(1).结合多体色散修正的密度泛函理论方法构建了金属材料/分子吸附体系的理论模型,系统研究了材料的结构及吸附性能,揭示了其表面吸附的机理,并建立了材料吸附与其本征性质的定量构效关系,为催化应用铺平了道路。.(2).揭示了甲酸催化放氢中Pd基合金催化剂的活性规律,建立了普适性的设计新策略;提出了高活性电催化合成氨催化材料设计原则,发展了电催化氮气还原合成氨的高性能Bi, Au及其复合物催化材料;提出了共晶结构模板法,研发了满足质传动力学、电子输运和高比表面积需求的多模式纳米多孔金属间化合物析氢和析氧反应、氧还原催化材料。.(3).提出了纳米多孔金属基复合电极材料一体化概念和导电介质/活性材料双相纳米结构化的设计思路,研发了系列新型纳米多孔金属/氧化物复合电极材料,构建了兼具高比能、高比功率和高稳定的(微型)能量存储器件;发展了相变驱动导电介质活化的新方法,发展了宽电压窗口的赝电容器;提出了共晶结构解决金属电池中金属负极材料因枝晶生长所引发的效率低、寿命短等问题,研发了高稳定、长寿命的锂钠、锌铝和铝铜合金电极材料,发展了高性能金属空气电池和水性金属电池。.自本项目运行以来,在Nat. Nanotechnol.,Nat. Chem.,Nat. Commun.,Sci. Adv.,Matter,Joule,Chem,Adv. Mater.等学术期刊共发表文章196篇,其中影响因子大于10的83篇,获得授权国家发明专利14件。以催化材料和纳米多孔金属材料为主题分别召开学术会议4次。20篇论文入选ESI高被引论文,其中7篇论文曾先后入选热点论文。项目负责人蒋青教授和项目成员鄢俊敏教授分别入选科睿唯安交叉学科领域“全球高被引科学家”;项目负责人蒋青教授在“全球顶尖前10万名科学家排名”中列4506名(中国排315名);项目成员鄢俊敏获得国家杰出青年基金,郎兴友入选国家“万人计划”科技创新领军人才;王同辉和韩高峰分别入选2021年国家自然科学基金海外优秀青年基金;培养硕士/博士毕业研究生分别15/36人。

项目成果

期刊论文数量(196)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(13)
Insights into oxygen activation on metal clusters for catalyst design
深入了解催化剂设计中金属簇的氧活化
  • DOI:
    10.1039/d1ta01269j
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    J. Mater. Chem. A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    L. X. Chen;Z. Wen;Z. W. Chen;C. V. Singh;Q. Jiang
  • 通讯作者:
    Q. Jiang
Recent progress on metallic Sn- and Sb-based anodes for sodium-ion batteries
钠离子电池金属锡基和锑基负极的最新进展
  • DOI:
    10.1039/c9ta11782b
  • 发表时间:
    2020-02-14
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Jing, Wen Tao;Yang, Chun Cheng;Jiang, Qing
  • 通讯作者:
    Jiang, Qing
A Simple and Effective Principle for a Rational Design of Heterogeneous Catalysts for Dehydrogenation of Formic Acid
合理设计甲酸脱氢多相催化剂的简单有效原理
  • DOI:
    10.1002/adma.201806781
  • 发表时间:
    2019-04-12
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Li, Si-Jia;Zhou, Yi-Tong;Jiang, Qing
  • 通讯作者:
    Jiang, Qing
Thickness-dependent surface energies of few-layered arsenene and antimonene films in α and β phases
α 相和β 相少层砷烯和锑烯薄膜的厚度依赖性表面能
  • DOI:
    10.1016/j.physe.2018.02.026
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Physica E Low Dimens. Syst. Nanostruct.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    N. Zhao;Y. F. Zhu;Q. Jiang
  • 通讯作者:
    Q. Jiang
Facile synthesis of porous Nb2O5 microspheres as anodes for lithium-ion batteries
轻松合成多孔 Nb2O5 微球作为锂离子电池负极
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2016.11.126
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Int. J. Hydrog. Energy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    G. Y. Liu;B. Jin;K. Y. Bao;H. Q. Xie;J. L. Guo;X. G. Ji;R. X. Zhang;Q. Jiang
  • 通讯作者:
    Q. Jiang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

非骨折人群择期关节置换术前血栓发生及危险因素分析
  • DOI:
    10.3760/cma.j.cn121113-20200414-00250
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中华骨科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚尧;王业贤;徐兴全;李嘉威;宋凯;徐志宏;陈东阳;戴进;秦江辉;史冬泉;蒋青
  • 通讯作者:
    蒋青
磁性形状记忆合金Mn2NiGa性质的第一性原理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    原子与分子物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江学范;罗礼进;蒋青;仲崇贵;方靖淮
  • 通讯作者:
    方靖淮
3D打印引导下采用开窗或分支支架治疗 胸腹主动脉疾病
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华普通外科杂
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘昭;童垣皓;于同;周敏捷;冉峰;王炜;张明;刘晨;周敏;蒋青;刘长建;李晓强
  • 通讯作者:
    李晓强
具有园偏振光特征的卟啉衍生物的
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化学学报 65卷(10),977-982,2007.05
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆开均;晋军;谢明贵*;蒋青
  • 通讯作者:
    蒋青
Pt69Ni9.6P21.4合金的比热和Kauzmanm温度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋青;徐晓亚;李建忱
  • 通讯作者:
    李建忱

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

蒋青的其他基金

纳米多孔金属间化合物催化材料的可控构筑及其水循环能量转化动力学研究
  • 批准号:
    52130101
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    300 万元
  • 项目类别:
    重点项目
《金属材料学科发展战略研究报告(2021-2025)》研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    15 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
金属形成非晶、纳米晶和单晶的热力学条件
  • 批准号:
    50071023
  • 批准年份:
    2000
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
非晶和纳米晶合金的熔化
  • 批准号:
    59671010
  • 批准年份:
    1996
  • 资助金额:
    9.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
非晶态合金的液态、非晶态和晶态比热测定
  • 批准号:
    59371006
  • 批准年份:
    1993
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码