环氧化物共凝胶法合成稀土氧化物掺杂碳气凝胶的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51762003
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0205.无机非金属基复合材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Compared with the simple stacking of rare-earth oxide (REO) nanoparticles, its physical and chemical properties can be efficiently enhanced by highly dispersing to the three dimension network structure of carbon aerogel. Traditional sol-gel method and ion exchange method are commonly used for preparing REO-doped carbon aerogels, which usually display three disadvantages: low amount of dopant, uneven distribution of dopant,and consumption of time and labor. Therefore, the REO-doped carbon aerogels with high dopant amount, good dispersion uniformity,and high specific surface area will be synthesized and investigated by epoxide-catalyzed co-gelation method. The RE chloride aqueous solution and epoxide will be used as catalysts to catalyze the organic RF solution and the RE chloride aqueous solution, respectively. The relationships between the preparation parameters and the physical and chemical properties of the REO-doped carbon aerogels will be established, while the structure-function relationships between the epoxide, the pH of the solution and the hydrolysis of RE ions, the nucleation and growth of the colloidal particles, the formation of the gel network will be analyzed. At the same time, intrinsic law of simultaneous gelling in two different systems will be explored, and the general synthesis method and sol-gel mechanism of the REO-doped carbon aerogels will be obtained. At last, their applications as lithium-ion battery materials will be studied. The research of REO-doped carbon aerogels derived by epoxide-catalyzed co-gelation method can provide technical reserve and theoretical basis for the research of other metal oxide doped carbon aerogels. With the support of the National Natural Science Foundation of China, lots of practical experiences have been accumulated during the research of RE oxide aerogels and carbon aerogels, which will ensure the successful completion of this project.
与稀土氧化物纳米颗粒的简单堆叠相比,将其均匀掺杂到碳气凝胶中,能有效提高其理化性能。制备稀土氧化物掺杂碳气凝胶的方法有传统溶胶-凝胶法和离子交换法,但两者都存在掺杂量低、分散不均匀和耗时耗力的问题。因此,申请人拟采用环氧化物共凝胶法,利用稀土氯化物水溶液的酸性去催化有机RF溶液凝胶,同时稀土氯化物水溶液又在环氧化物催化下凝胶,达到共凝胶,制备出掺杂量高、分散均匀性好、比表面积高的稀土氧化物掺杂碳气凝胶。建立制备技术参数与稀土氧化物掺杂碳气凝胶理化性能的对应关系,解析环氧化物和溶液PH值与稀土离子的水解、胶体颗粒的成核生长和凝胶网络的形成之间的构效关系,探索两种体系同步凝胶的内在规律,获得稀土氧化物掺杂碳气凝胶的制备方法和溶胶-凝胶机理,拓展其在锂离子电池领域的应用。申请人在国家自然科学基金(已结题)的资助下,在稀土氧化物气凝胶和碳气凝胶方面积累了丰富的实战经验,能确保本项目的顺利完成。

结项摘要

通过将稀土氧化物纳米颗粒均匀分散到碳气凝胶的网络结构中可获得稀土氧化物掺杂碳气凝胶。一方面能增加稀土氧化物纳米颗粒与其它反应物质的接触面积,提高其物理和化学性能;另一方面也能实现对碳气凝胶的微结构、导电性和催化性能的调控。稀土氧化物掺杂碳气凝胶的常用制备方法有:传统溶胶-凝胶法、注入法(浸渍法)和离子交换法,但都存在掺杂量低、分散不均匀和耗时耗力耗财等问题。因此,项目组成员采用环氧化物共凝胶法,以稀土元素M(=La、Y、Ce和Eu)的氯化物为研究对象,以去离子水为公共溶剂,制备出了掺杂量高、分散均匀性好、比表面积高的稀土氧化物掺杂碳气凝胶。研究了稀土氯化物的种类、反应前驱体的配比、反应温度、反应物的添加顺序、环氧化物的种类(环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧丙醇)和添加量、干燥方式等对稀土氧化物掺杂碳气凝胶理化性能的影响,揭示了环氧化物共凝胶法制备稀土氧化物掺杂碳气凝胶的溶胶-凝胶机理,为其它金属氧化物掺杂碳气凝胶提供了技术储备和理论支持。本项目的部分研究成果共发表论文10篇,其中9篇被SCIE收录,部分研究成果还在分析整理中。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Crystal growth, structure and laser performance of a new Yb3+:KBaY(MoO4)3 crystal
新型 Yb3 :KBaY(MoO4)3 晶体的晶体生长、结构和激光性能
  • DOI:
    10.1016/j.jre.2020.09.022
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Journal of Rare Earths
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Yi Yu;Shimin Wu;Xiurong Zhu;Xianke Zhang;Huajun Yu;Jujun Yuan;Na Xu;Yu Dong;Yeqing Wang
  • 通讯作者:
    Yeqing Wang
Exchange bias effect in hierarchical NiO/NiFe2O4 sub-microcubes fabricated via a self-sacrifice template process
通过自牺牲模板工艺制造的分层 NiO/NiFe2O4 亚微立方体内的交换偏置效应
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2020.153672
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Xianke Zhang;Li Li;Yuqiang Zeng;Jujun Yuan;Yi Yu;Xiurong Zhu;Zuzhou Xiong;Huajun Yu;Yingmao Xie
  • 通讯作者:
    Yingmao Xie
Research on a novel molybdate Er3+:KBaY(MoO4)3 crystal as a prominent 1.55 μm laser medium
新型钼酸盐 Er3 :KBaY(MoO4)3 晶体作为突出的 1.55 μm 激光介质的研究
  • DOI:
    10.1016/j.jlumin.2021.118194
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Journal of Luminescence
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Yi Yu;Kai Shao;Xiurong Zhu;Xianke Zhang;Huilin Qiu;Shimin Wu;Guofu Wang
  • 通讯作者:
    Guofu Wang
溅射电流对钛薄膜光电性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    赣南师范大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱秀榕;董煜;李晓芬
  • 通讯作者:
    李晓芬
Synthesis, characterization and mechanism of formation of carbon aerogels incorporated with highly crystalline lanthanum oxychloride particles
高结晶氯氧化镧颗粒碳气凝胶的合成、表征及形成机制
  • DOI:
    10.1039/c7ra05454h
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhu Xiurong;Yu Yi;Yuan Jvjun;Zhang Xianke;Yu Huajun;Zhang Wen;Du Ai;Zhou Bin
  • 通讯作者:
    Zhou Bin

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其他文献

聚酰亚胺平面/调制薄膜的制备与测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    赣南师范学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾祥华;朱秀榕
  • 通讯作者:
    朱秀榕
金套筒内SiO_2气凝胶原位成型技术研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    原子能科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱秀榕;吴广明;沈军;张志华
  • 通讯作者:
    张志华
碳气凝胶/聚苯乙烯双介质柱状靶的研制
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    强激光与粒子束/Qiangjiguang Yu Lizishu/High Power Laser and Particle Beams
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱秀榕;周 斌;徐翔;杜艾;钟艳红;张志华;沈军;吴广明;倪星元
  • 通讯作者:
    倪星元
ICF流体力学不稳定性实验用柱状激波管的研制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
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  • 作者:
    朱秀榕;周斌;杜艾;李晓芬
  • 通讯作者:
    李晓芬
ICF分解实验用双介质调制靶的研制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱秀榕;周斌;杜艾;李晓芬
  • 通讯作者:
    李晓芬

其他文献

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朱秀榕的其他基金

纳米多孔稀土基气凝胶的合成、凝胶化机理和功能化设计
  • 批准号:
    51302040
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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