具有客体诱导突变性质的LIBs负极材料Guest@MOF的构筑及其储锂机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51672114
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0211.其他无机非金属材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

How to improve the conductivity and specific capacity of metal-organic framework (MOF) is a key scientific problem for its application in efficient electrochemical energy storage systems. This project takes the fabrication of anode materials for lithium-ion batteries (LIBs) with high conductivity, stability and capacity as the research target. The guest with redox activity and π electron conjugated effect is introduced into the pores of activated host MOF with intrinsic lithium-storage abilities to construct Guest@MOF materials with hierarchical pores. The structural and physical characterizations, together with electrochemical properties and lithium-storage mechanism will be carried out to determine the relationships between various parameters (composition, microstructure, conductivity, porosity and stability) and lithium storage properties. The high-performance anode materials for LIBs will be obtained by adjusting and optimizing the structure and physical parameters of composites. The strong chemical bonding interaction and electronic coupling effect between the host framework and guest molecules in Guest@MOF can simultaneously improve the conductivity and stability of materials and produce guest-induced emergent properties. The interpenetrated and hierarchical pores provide fast channels for electron transportation and ion diffusion. The framework with rich nitrogen- and oxygen-functional groups affords numerous active sites for the adsorption of lithium ions, and facilitates the enhancement of specific capacities. The project might provide experimental evidence and theoretical guidance for the development of high-performance anode materials for LIBs.
如何提高金属有机骨架(MOF)的导电性和比容量是其应用于高效电化学储能系统亟需解决的关键科学问题。本项目以寻找兼具高导电性、高稳定性和高比容量的锂离子电池(LIBs)负极材料为目标,以具有本征储锂性能的活化MOF为主体,引入具有氧化还原活性和π电子共轭效应的客体,构筑具有多级孔结构的Guest@MOF新材料;结合结构测定、物性表征、电化学性能和储锂机制研究,探讨该类材料的组成、微结构、导电性、多孔性和稳定性等与其储锂性能之间的关系;通过调变和优化材料的结构和物性参数,获得高性能LIBs负极材料。Guest@MOF中主客体间强的相互作用可同时提高材料的导电性和稳定性,并可能产生客体诱导突变性质;相互贯通的多级孔结构为电子传输和离子扩散提供快速通道,富含N、O官能团的MOF为锂离子的吸附提供大量活性位点,有利于提高材料的比容量。本项目研究将为高性能LIBs负极材料的研发提供实验依据和理论指导。

结项摘要

锂离子电池(LIBs)具有高比能量、低成本和环境友好等特点,被认为是当前极具潜力的锂二次电池,如何提高金属有机框架(MOF)的导电性和比容量是MOF应用于高效电化学储能系统亟需解决的关键科学问题之一。本项目围绕MOF应用于LIBs负极时存在的关键问题开展研究工作,主要采用溶液浸渍、溶剂热和自组装等方法,通过对MOF主体进行硫化、与导电基底(碳布CC、石墨烯量子点GQDs、石墨烯泡沫GF和石墨烯气凝胶GA)复合以及引入具有氧化还原活性和π电子共轭效应的有机配体等手段可控构筑MOF及MOF基材料。通过本项目的研究,获得了11类集高导电性、高稳定性和高比容量于一体的LIBs负极材料,包括:CuS@Cu-BTC、ZnS@ZIF-8 (ZnS/NC)、Cu-TCNQ、Cu-BHT、Cu-BTC、CoFe-MOF (CoFeP)、Fe-MOF@CC (Fe2O3@CC)、ZIF-8@GQDs (NC@GQDs)、M-MOF@GF (MOx@GF) (M = Cu, Fe, Co, Ni)、CoM-MOF@GA (CoMOx@GA) (M = Fe, Co)和FeCo-MOF@GA (FeCoSe2@GA)。考察了上述电极材料的物相组成、结构特征、微观形态、导电性、多孔性和稳定性等,探讨了不同条件(硫化时间、MOF结构、导电基底种类和复合量以及各组元之间的协同作用)与电极材料电化学性能之间的内在联系,揭示了影响该类LIBs负极材料储锂性能的关键因素。本课题的实施与完成为新型高性能MOF及MOF基LIBs负极材料的开发和应用提供了实验依据和理论指导。

项目成果

期刊论文数量(52)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Core-shell structured ZnCo/NC@MoS2 electrocatalysts for tunable hydrogen evolution reaction
用于可调析氢反应的核壳结构ZnCo/NC@MoS2电催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2019.135445
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Jianhui Feng;Hu Zhou;Danyang Chen;Ting Bian;Aihua Yuan
  • 通讯作者:
    Aihua Yuan
Ultrathin Ni-Al layered double hydroxide nanosheets with enhanced supercapacitor performance
具有增强超级电容器性能的超薄镍铝层状双氢氧化物纳米片
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2017.07.207
  • 发表时间:
    2017-11-01
  • 期刊:
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liu, Huili;Yu, Tingting;Kong, Qinghong
  • 通讯作者:
    Kong, Qinghong
Porous carbon derived from metal-organic framework@graphene quantum dots as electrode materials for supercapacitors and lithium-ion batteries.
金属有机框架多孔碳@石墨烯量子点作为超级电容器和锂离子电池的电极材料
  • DOI:
    10.1039/c9ra01488h
  • 发表时间:
    2019-03-22
  • 期刊:
    RSC advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
  • 通讯作者:
Facile synthesis of metal-organic framework-derived Co3O4 with different morphologies coated graphene foam as integrated anodes for lithium-ion batteries
轻松合成金属有机骨架衍生的具有不同形貌的涂层石墨烯泡沫Co3O4作为锂离子电池集成阳极
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2018.07.290
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Jinxiao Shao;Hu Zhou;Meizhou Zhu;Jianhui Feng;Aihua Yuan
  • 通讯作者:
    Aihua Yuan
Co, Mn-LDH nanoneedle arrays grown on Ni foam for high performance supercapacitors
在泡沫镍上生长的 Co, Mn-LDH 纳米针阵列用于高性能超级电容器
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2018.10.276
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Su, Dongqin;Tang, Zehua;Kong, Qinghong
  • 通讯作者:
    Kong, Qinghong

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湖北崇阳地区二叠纪-三叠纪之交微生物岩中的介形虫化石及其对灭绝事件的响应
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  • 通讯作者:
    张素新
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    化学进展
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    袁爱华
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    袁爱华

其他文献

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袁爱华的其他基金

基于离子-电子可控传导的2D-MOFs构筑界面相容的无负极固态锂金属电池
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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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