三明治结构二维层状TMDs/导电PEDOTs纳米复合材料的可控制备及电化学性能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51762020
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    38.0万
  • 负责人：
    段学民
  • 依托单位：
    江西科技师范大学
  • 学科分类：
    E0208.无机非金属能量转换与存储材料
  • 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

Two-dimensional layered transition metal dichalcogenides (TMDs) have recently triggered worldwide research interest in the field of high performance electrode materials due to their remarkable optical, electronic, magnetic and electrochemical properties. However, they have some shortcomings such as their low capacitive behavior and poor conductivity. TMDs are expected to improve the performances by composite with conducting polymers. This project is designed to controllable prepare sandwich-structured two-dimensional layered TMDs/PEDOTs nanocomposites using the monomers of 3,4-ethylenedithiathiophene (EDOTs) with different functional groups and the EDOTs which can obtain high stability flexible self-supporting films, and their corresponding conducting polymers (PEDOTs) to assisted exfoliate TMDs, to test the capacitive and sensing properties of the nanocomposites and to fabricate the supercapacitors and sensors possessing high performances. The relationships between surface/interface microstructure of TMDs/PEDOTs nanocomposites and their properties will be systematically studied, and the influence and synergy mechanism of PEDOTs and TMDs on the structure, morphology, electrical conductivity, flexibility, electrochemical stability, capacitance characteristic and electrocatalytic property of the nanocomposites and their devices will be explored. In the project, the stability, dispersion, conductivity, flexibility, capacitive and sensing performance of TMDs will be improved. These will provide valuable theoretic foundation and experimental support for the fabrication and application of high performance two-dimensional layered inorganic nanocomposites and their organic/inorganic composite semiconductors.
二维层状过渡金属硫属化合物（TMDs）因其独特的光电磁及电化学等优异性能成为高性能电极材料研究的热点，但存在电容性能较低及导电性较差等缺陷，与导电高分子材料复合有望改善其性能。本项目拟采用含不同官能团的3,4-乙撑二氧噻吩（EDOTs）及可获得具有高稳定性柔性自支撑膜的EDOTs及其聚合物PEDOTs辅助剥离TMDs，可控制备三明治结构二维层状TMDs/PEDOTs纳米复合材料，并对其电容性能和传感性能进行测试，构筑高性能超级电容器件和传感器件。系统研究TMDs/PEDOTs纳米复合材料的表界面微观结构、成分与性能之间的关系，阐明PEDOTs与TMDs对TMDs/PEDOTs纳米复合材料的结构、形貌和性能及其器件的影响规律和协同作用机制，赋予TMDs高的稳定性、电容性能和传感性能。本项目的研究将为高性能二维层状无机纳米复合材料及其有机无机复合半导体材料的制备和应用提供理论依据和实验指导。

结项摘要

二维层状过渡金属硫属化合物（TMDs）因其独特的光电磁及电化学等优异性能成为高性能电极材料研究的热点，但存在电容性能较低及导电性较差等缺陷，与导电高分子材料复合有望改善其性能，已引起国内外广泛关注。. 本项目合成了EDOT衍生物和类似物等EDOTs单体，对化合物结构与性能进行了表征；采用电化学聚合或化学聚合方法，将获得的EDOTs单体聚合制备了PEDOTs，并对其结构与性能进行了表征；运用各种方法制备了层状TMDs，研究了其制备方法，并测试了其电容性能；采用各种方法制备了三明治结构二维层状TMDs/PEDOTs纳米复合材料，结合形貌、成分、结构、电容性能和传感性能测试，优化了复合材料的制备方法；研究了各种因素如制备方法、复合条件、成分结构等对复合材料性能的影响规律，探索了PEDOTs与TMDs对TMDs/PEDOTs纳米复合材料结构和性能的协同作用机制；研究了所制备三明治结构二维层状TMDs/PEDOTs纳米复合材料构建的超级电容器器件和传感器件。除此之外，还对上述EDOT衍生物的电化学或化学聚合行为以及其聚合物的性能进行了研究，对其修饰电极的电容性能和传感性能进行了评测。. 利用二维层状结构比表面积大和孔隙率高等特点，解决了导电聚合物固有的缺陷，提高了导电聚合物的水分散性与可加工性能；向导电高分子的电化学聚合过程中引入二维层状材料，通过导电聚合物的依附与包裹，TMDs易于堆叠和团聚的情况有较大改善，实现了材料的功能互补与优化，复合材料的导电性与稳定性均显著提升；利用导电聚合物和TMDs各自独特的物理化学特性以及它们相互作用机制提高了复合材料的电化学传感性能与电容性能，提出了复合材料的性能提高机理和各因素的影响规律。. 本项目的研究将为高性能二维层状无机纳米复合材料及其有机无机复合半导体材料的制备和应用提供理论依据和实验指导

项目成果

期刊论文数量（31）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
Freestanding flexible polymer films based on bridging of two EDOT units with functionalized chains for use in long-term-stable supercapacitors
基于两个带有功能化链的 EDOT 单元桥接的独立式柔性聚合物薄膜，用于长期稳定的超级电容器
  • DOI：
    10.1039/c7nj04184e
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Ye Guo;Zhou Qianjie;Li Danqin;Zuo Yinxiu;Duan Xuemin;Zhou Weiqiang;Xu Jingkun
  • 通讯作者：
    Xu Jingkun
Fabrication of Flexible PVA/Polyaniline/WS2 Composite Film and Its High Capacitance Behaviors
柔性PVA/聚苯胺/WS2复合薄膜的制备及其高电容性能
  • DOI：
    10.20964/2020.10.32
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    International Journal of Electrochemical Science
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    Liang Aiqin;Zhu Danhua;Xu Liming;Zhou Weiqiang;Xu Jingkun;Duan Xuemin
  • 通讯作者：
    Duan Xuemin
MXene/carbon nanohorns decorated with conductive molecularly imprinted poly(hydroxymethyl-3,4-ethylenedioxythiophene) for voltammetric detection of adrenaline
导电分子印迹聚（羟甲基-3,4-乙烯二氧噻吩）修饰的 MXene/碳纳米角用于伏安法检测肾上腺素
  • DOI：
    10.1007/s00604-021-05079-3
  • 发表时间：
    2021-12-01
  • 期刊：
    MICROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Chen, Shuxian;Shi, Min;Lu, Limin
  • 通讯作者：
    Lu, Limin
Polydopamine bridged MXene and NH2-MWCNTs nanohybrid for high-performance electrochemical sensing of Acetaminophen
聚多巴胺桥接 MXene 和 NH2-MWCNT 纳米杂化物，用于对乙酰氨基酚的高性能电化学传感
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2021.151149
  • 发表时间：
    2021-12
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Chen Shuxian;Xu Jingkun;Shi Min;Yu Yongfang;Xu Quan;Duan Xuemin;Gao Yansha;Lu Limin
  • 通讯作者：
    Lu Limin
The construction of hierarchical PEDOT@MoS2 nanocomposite for high-performance supercapacitor
用于高性能超级电容器的分层PEDOT@MoS2纳米复合材料的构建
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2021.149088
  • 发表时间：
    2021-01-28
  • 期刊：
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Cai, Yue;Kang, Huan;Xu, Quan
  • 通讯作者：
    Xu, Quan

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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

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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

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          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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