多孔网状炭纤维-水滑石核壳结构设计及柔性储能装置

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21376105
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0815.能源化工
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

In this proposal, bacterial celluloses as a cheap and recycle biomass are introduced to prepare the porous network carbon nanofibres (PNCFs) for electrochemical energy storage. The flexibility and pore structure and surface area and graphitic degree of carbon nanofibres will be studied at different synthesis condition. Some heteroatoms such as O, N, S and P are doped into the carbon nanofibres to improve the physical and chemical properties. The influences of the content and doped types and the active sites of heteroatoms on Faradic capacitance will be discussed. The layered double hydroxides (LDHs) are covered on the PNCFs to form core-shell structure.LDHs are employed as the bifunctional materials to control the graphtic degree of carbon nanofibres and enhance the pseudocapacitance. We will develop a novel strategy for the preparation of energy storage materials in electrochemical capacitors. Higher graphitization is helpful with electrochemical anti-corrosion to improve the stability and cycle life. The network carbon nanofibres with flexible and porous and graphitic nature will be an excellent candidate for the sustainable energy storage. The parameters of electrode process are measured to deduce the mechanism of energy storage for exploring the structure activity relationship. The computation theory is combined with experimental research to analyze mass transfer in pores, and the interaction of electrolyte ions and the materials surface and charge transfer. The purpose of this project is to provide the new strategy for developing advanced carbon-based materials of energy storage.
以廉价易得可再生的生物材料――细菌纤维素合成多孔网状纳米炭纤维用于电化学储能。详细研究化学合成条件对炭纤维柔性、孔结构、比表面和石墨化程度的影响;并对碳原子矩阵掺杂富电子原子(如氧、氮、硫和磷等)改善炭纤维的物理化学性能,研究杂原子的含量、杂原子掺杂的种类和活性位对提供法拉弟电容的影响;水滑石生长在多孔网状纳米炭纤维上,形成core-shell结构,用水滑石作为双功能材料,调控纳米炭纤维的石墨化程度和增加赝电容。石墨化较高的炭材料有利于抗电化学腐蚀,提高材料的稳定性和循环寿命。具有柔性、多孔、石墨化和网状连通的特点的炭纤维为后续的应用赢得不少优势。本项目深入分析炭纤维及其复合材料的构-效关系,通过实验研究和理论计算结合,对孔道中传质、电解质离子与材料表面相互作用、材料的电子输运特性给出合理的解释和预测,为这类材料的功能导向的合成提供理论和实验方面的依据。

结项摘要

本项目以廉价易得可再生的生物材料――细菌纤维素合成多孔网状纳米炭纤维用于电化学储能。详细研究化学合成条件对炭纤维柔性、孔结构、比表面和石墨化程度的影响;并对碳原子矩阵掺杂富电子原子(如氧、氮、硫和磷等)改善炭纤维的物理化学性能,研究杂原子的含量、杂原子掺杂的种类和活性位对提供法拉弟电容的影响;水滑石生长在多孔网状纳米炭纤维上,形成core-shell结构,用水滑石作为双功能材料,调控纳米炭纤维的石墨化程度和增加赝电容。石墨化较高的炭材料有利于抗电化学腐蚀,提高材料的稳定性和循环寿命。具有柔性、多孔、石墨化和网状连通的特点的炭纤维为后续的应用赢得不少优势。并开拓了新领域的研究:新材料为氧还原和电解水制氢的电催化剂。.本项目已经发表高水平SCI收录论文17篇,影响因子3.0 以上11篇,其中一区论文有6篇,正申请发明专利3项。推动和发展炭材料合成方法,制备高性能的炭素材料,为新型绿色能源的开发和应用作出贡献。培养硕士和博士研究生8名。2018年拟申请广东省科技二等奖1项。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Preparation of nitrogen-doped graphitic carboncages as electrocatalyst for oxygen reduction reaction
氧还原反应电催化剂氮掺杂石墨碳笼的制备
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2014.02.087
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Yan Jing;Meng Hui;Yu Wendan;Yuan Xiaoli;Lin Worong;Ouyang Wenpeng;Yuan Dingsheng
  • 通讯作者:
    Yuan Dingsheng
N,P-co-doped carbon nanowires prepared from bacterial cellulose for supercapacitor
细菌纤维素制备N,P共掺杂碳纳米线用于超级电容器
  • DOI:
    10.1007/s10853-015-9576-x
  • 发表时间:
    2016-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Hu, Zhaoxia;Li, Shuoshuo;Yuan, Dingsheng
  • 通讯作者:
    Yuan, Dingsheng
The urchin-like sphere arrays Co3O4 as a bifunctional catalyst for hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction
海胆状球体阵列Co3O4作为析氢反应和析氧反应的双功能催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2016.10.096
  • 发表时间:
    2017-02-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF POWER SOURCES
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Li, Ruchun;Zhou, Dan;Yuan, Dingsheng
  • 通讯作者:
    Yuan, Dingsheng
Superior Performance Asymmetric Supercapacitors Based on Flake-like Co/Al Hydrotalcite and Graphene
基于片状钴铝水滑石和石墨烯的高性能非对称超级电容器
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2014.08.024
  • 发表时间:
    2014-10-10
  • 期刊:
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Lin, Worong;Yu, Wendan;Yuan, Ding Sheng
  • 通讯作者:
    Yuan, Ding Sheng
N-doped mesoporous carbon as a bifunctional material for oxygen reduction reaction and supercapacitors
N掺杂介孔碳作为氧还原反应和超级电容器的双功能材料
  • DOI:
    10.1016/s1872-2067(14)60044-9
  • 发表时间:
    2014-07-01
  • 期刊:
    CHINESE JOURNAL OF CATALYSIS
  • 影响因子:
    16.5
  • 作者:
    Liang, Qunying;Su, Hong;Yuan, Dingsheng
  • 通讯作者:
    Yuan, Dingsheng

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  • 通讯作者:
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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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