非化学计量过渡金属氧化物及其衍生物的制备及催化性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21871005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0103.团簇与纳米化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Transition metal oxides and their derivatives have attracted extensive attention due to their potential application in the fields of electrocatalysis and energy storage. Especially, the non-stoichiometric transition metal oxides often present excellent catalytic activity because of its special structure and have a more important research value. Based on the previous research, this project aims to fabricate non-stoichiometric transition metal oxides and its derivatives through spray pyrolysis as main method and transition metal salt as raw material. Non-stoichiometric transition metal oxides and their derivatives will be obtained by means of element doping, atmosphere control and calcining process. In this project, we will systematically study the influence of pyrolysis temperature, atmosphere, calcining temperature and the ratio of raw material on the composition of material and active element oxidation state, so as to accomplish the regulation of the oxidation state on active element. Based on the preparation, the project will conduct the basic research on electrochemical performance of the obtained materials to explain the relationship between oxidation state of active elements and catalytic performance from the level of electron, and then get the connection among components, electronic structure and properties. In addition, based on the high yield of the preparation method, the obtained materials will be manufactured into corresponding electrochemical devices for performance estimation and some excellent electrode materials will be filtered out. Therefore, the research of this project is significant both in theory and practice.
过渡金属氧化物及其衍生物在电催化以及能量存储领域具有广阔的应用前景,已经引起了广泛关注,尤其是非化学计量过渡金属氧化物因其特殊的结构经常表现出优异的催化活性,具有更为重要的研究价值。在前期研究基础上,本项目拟采用喷雾热解法为制备方法,以过渡金属盐为原料,通过元素掺杂、气氛控制和煅烧工艺等手段获得非化学计量过渡金属氧化物及其衍生物。项目将系统研究热解温度、气氛、煅烧温度以及原料配比等工艺条件对材料组分和活性元素氧化态的影响,实现对活性元素平均氧化态的调控。在材料制备基础上,开展过渡金属氧化物及其衍生物电化学性能基础研究,从电子层面研究并解释活性元素氧化态与催化活性的关系,获得组分-电子结构-性质之间的关联性认识。此外,结合制备方法本身易量产的特点,将所得的材料加工成相应的电化学器件进行性能评价,筛选出一些性能优异的电极材料。因此,本项目的研究具有重要的理论意义和潜在应价值。

结项摘要

过渡金属氧化物及其衍生物在电催化以及能量存储领域具有广阔的应用前景,非化学计量过渡金属氧化物因其特殊的结构经常表现出优异的催化活性,具有更为重要的研究价值。项目围绕非化学计量过渡金属氧化物及其衍生物的制备及催化性能研究展开了系列研究。主要研究内容包括:.1.采用喷雾热解法制备了一系列过渡金属氧化物及其衍生物。系统探索了材料制备条件,对喷雾热解过程中混合氧化态的形成机理进行了探究,实现了材料的组分和元素氧化态的调控。.2.研究了工艺参数对材料形貌、元素氧化态的影响。实现了前驱物氧化深度的调控,并对产物的微观形貌进行优化,探索了组分变化对化合态的影响。.3.进行了材料的性能研究和应用探索。研究了产品催化性能,筛选出一批性能优异的催化材料。.4.研究了组分-电子态-性质关系。结合电子态的表征和理论模拟从氧化态调控、轨道能量等微观层面认识金属氧化物的组分-电子态-性能之间的关系。.在该项目经费的资助下,课题组在电催化以及能源材料领域取得了一系列研究成果,共发表学术论文24篇,申请发明专利4项,授权专利6项,并培养了一批研究生和本科生。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Fe-Ni Layered Double Hydroxide Arrays with Homogeneous Heterostructure as Efficient Electrocatalysts for Overall Water Splitting
具有均质异质结构的 Fe-Ni LDH 阵列作为整体水分解的高效电催化剂
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.9b03731
  • 发表时间:
    2019-09-03
  • 期刊:
    ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Huang, Kuangfu;Dong, Ruohao;Geng, Baoyou
  • 通讯作者:
    Geng, Baoyou
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019-09-10
  • 期刊:
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Yu, Mengkang;Sun, Yixuan;Geng, Baoyou
  • 通讯作者:
    Geng, Baoyou
Hexamethylenetetramine induced multidimensional defects in Co2P nanosheets for efficient alkaline hydrogen evolution
六亚甲基四胺在 Co2P 纳米片中诱导多维缺陷,以实现高效的碱性析氢
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chem. Commun.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tingjuan Wang;Chao Wang;Yaoyao Ni;Yan Zhou;Baoyou Geng
  • 通讯作者:
    Baoyou Geng
Fabrication of FeNi hydroxides double-shell nanotube arrays with enhanced performance for oxygen evolution reaction
具有增强析氧反应性能的 FeNi 氢氧化物双壳纳米管阵列的制备
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2019.118193
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Appl. Catal. B: Environ.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Nan Yu;Wei Cao;Marko Huttula;Yves Kayser;Philipp Hoenicke;Burkhard Beckhoff;Fengyu Lai;Ruohao Dong;Hongxia Sun;Baoyou Geng
  • 通讯作者:
    Baoyou Geng
High-Areal Density Single-Atoms/Metal Oxide Nanosheets: A Micro- Gas Blasting Synthesis and Superior Catalytic Properties
高面密度单原子/金属氧化物纳米片:微气体喷砂合成和优异的催化性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Angew. Chem. Int. Ed.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Long Kuai;Li Liu;Qingmei Tao;Nan Yu;Erjie Kan;Na Sun;Shoujie Liu;Baoyou Geng
  • 通讯作者:
    Baoyou Geng

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其他文献

Hydrophilic polymer assisted synthesis of room-temperature ferromagnetic Fe3O4 nanochains
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    耿保友
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    耿保友
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2009-09
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    耿保友
  • 通讯作者:
    耿保友
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多层 ZnTe 纳米线超结构的制备、表征和强激子发射
  • DOI:
    10.1021/jp8081497
  • 发表时间:
    2008-12
  • 期刊:
    J. Phys. Chem. C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    耿保友
  • 通讯作者:
    耿保友

其他文献

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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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