多元低/非贵金属纳米晶的可控合成及催化液态化学储氢材料制氢研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21571145
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0103.团簇与纳米化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Hydrogen, producing only water as a byproduct, has emerged as one of the potential carbon-neutral energy carrier alternatives. Storage of hydrogen as a compressed gas is the current state-of-the-art, but to avoid the risk of high pressures and increase the storage density, numerous hydrogen storage approaches are currently under investigation. Among them, the liquid-phase hydrogen storage materials, which are easy to handle and transport (using the existing liquid-based fuel distribution infrastructure), without the involvement of any solid byproduct, have been considered more advantageous over the traditional solid-phase hydrogen storage materials. Formic acid and hydrous hydrazine have attracted considerable attentions as the safe and convenient hydrogen storage materials due to their high hydrogen contents, liquid at room temperature and easy recharging abilities. A number of noble metals and their alloys based nanocatalysts have been recently developed, however, low/non-noble metal containing nanocatalysts possessing prominent activity and selectivity at room temperature are still few. On the other hand, the development of an efficient synthetic strategy to obtain multi-metallic nanomaterials with a desirable structure on large scale is strongly required to clarify the structure-composition-property relationship of nanomaterials and to investigate their possible applications in catalysis. However, the controlled synthesis of nanocatalysts consisting of multiple metal components has been relatively unexplored in comparison to monometallic and bimetallic nanocatalysts. It is recognized that the capping agent, reaction solvent and reducing agent are of great importance for the synthesis of monodisperse nanoparticles (NPs). Recently, amine-boranes, the classical Lewis acid-base adducts, have been employed as reducing agents for the synthesis of metal NPs. They offer much better control in reducing rate and, hence, the particles size distribution of metal NPs over the traditional reducing agents like borohydrides. Moreover, the reducing abilities of the amine-boranes could be controlled by varying the substituents on the nitrogen or boron atom. However, the effect of different amine-boranes on the morphology of nanomaterials, to the best of our knowledge, has been rarely explored. In this project, we will develop an efficient way of using amine-boranes as the reducing agents in morphology-controlled synthesis of multi-metallic monodisperse nanocatalysts, and study their applications as efficient catalysts toward hydrogen generation from liquid chemical hydrogen storage materials (formic acid and hydrous hydrazine).
氢气的安全存储和运输一直是制约“氢能经济”发展的瓶颈。相比于固体储氢材料,液态储氢技术具有储氢量大,存储、运输方便,便于利用现有的储油和运输设备等优点,更受到人们的关注。其中,甲酸和水合肼由于脱氢产物的再生可以通过各种有效的方法实现,它们在室温下选择性脱氢成为目前研究的难点。然而,目前高效的催化剂仍然是以贵金属为主。另一方面,在纳米催化剂的合成上,相比于传统的还原剂硼氢化物,氨基硼烷具有更弱的还原性,其还原性可以通过氨基硼烷的类型进行调控,可以通过对还原速率的调控,影响纳米晶的尺寸、形貌和催化性能等。氨基硼烷作为固体化学储氢材料被广泛研究,但是,作为还原剂,对金属纳米晶的可控合成研究不多。本项目计划通过对还原剂氨基硼烷结构的调控,实现对多元低/非贵金属单分散纳米晶的可控合成,找到纳米晶的组成、尺寸、形貌、暴露晶面等与氨基硼烷结构之间的联系,并研究它们在催化甲酸和水合肼分解制氢上的应用。

结项摘要

氢气的安全存储和运输一直是制约“氢能经济”发展的瓶颈,发展高效的液态储氢技术是目前研究的热点和难点。在本项目的资助下,成功合成了N取代、B取代和N、B共同取代的氨基硼烷衍生物,由于其独特的结构和高储氢量,这些氨基硼烷衍生物又可以作为非常有潜力液态化学储氢材料。同时,探究了此类氨基硼烷作还原剂,在金属纳米晶的合成中对其化学组成和尺寸的调控以及催化性能的影响。合成了一批具有高催化活性的高选择性的纳米催化剂在室温下催化甲酸和水合肼分解制氢。另外,在项目的资助下,围绕与氢能经济相关的电解水产氢和燃料电池做了一些初步的研究。

项目成果

期刊论文数量(56)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A cobalt-based hybrid electrocatalyst derived from a carbon nanotue inserted metal-organic framework for efficient water-splitting
一种源自碳纳米管插入金属有机框架的钴基混合电催化剂,用于高效水分解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    J. Mater. Chem. A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨甫林;赵苹苹;华星;罗威;程功臻;邢巍;陈胜利
  • 通讯作者:
    陈胜利
Ultrathin Nitrogen-Doped Carbon Coated with CoP for Efficient Hydrogen Evolution
涂有 CoP 的超薄氮掺杂碳可有效析氢
  • DOI:
    10.1021/acscatal.7b00587
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Acs Catalysis
  • 影响因子:
    12.9
  • 作者:
    Yang Fulin;Chen Yongting;Cheng Gongzhen;Chen Shengli;Luo Wei
  • 通讯作者:
    Luo Wei
Nest-like NiCoP for Highly Efficient Overall Water Splitting
巢状 NiCoP 可实现高效整体水分解
  • DOI:
    10.1021/acscatal.7b00662
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    ACS CATALYSIS
  • 影响因子:
    12.9
  • 作者:
    Du, Cheng;Yang, Lan;Luo, Wei
  • 通讯作者:
    Luo, Wei
CeOx-modified NiFe nanodendrits grown on rGO for efficient catalytic hydrogen generation from alkaline solution of hydrazine
CeOx 修饰的 NiFe 纳米枝晶在 rGO 上生长,用于从肼的碱性溶液中高效催化产氢
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2017.08.214
  • 发表时间:
    2017-11-02
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Men, Yana;Du, Xiaoqiong;Luo, Wei
  • 通讯作者:
    Luo, Wei
Three-dimensional nitrogen-doped graphene hydrogel supported Co-CeOx nanoclusters as efficient catalysts for hydrogen generation from hydrolysis of ammonia borane
三维氮掺杂石墨烯水凝胶负载Co-CeOx纳米团簇作为氨硼烷水解制氢的高效催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2018.04.009
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Chin. Chem. Lett.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    门亚娜;苏俊;黄朝章;梁丽菁;蔡苹;程功臻;罗威
  • 通讯作者:
    罗威

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其他文献

新型混合气举方式设计与优化方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国海上油气
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗威;姚坚;冯建设;赵彬彬;谢向威;张敏
  • 通讯作者:
    张敏
南海西沙群岛西科1井早中新世—第四纪生物礁地层中钙质超微化石的发现及其意义
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    古生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马瑞芳;罗威;王学恒;徐守立
  • 通讯作者:
    徐守立
Cu(II) coordination architectures with two positionally isomeric triazolendash;bipyridine ligands
具有两个位置异构三唑的 Cu(II) 配位结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Journal of Chemical Research
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    罗威;李海叶;黄富平;于青;边贺东
  • 通讯作者:
    边贺东
基于先验速度修正的工业机器人曲面跟踪柔顺控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾令城;李明富;杨真真;罗威
  • 通讯作者:
    罗威
HF化学激光器光腔流场荧光光谱分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    国防科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗威;袁圣付;闫宝珠;陆启生
  • 通讯作者:
    陆启生

其他文献

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氢电极反应的拐点现象及OH物种的作用机制研究
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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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