二维镍基含氧纳米材料的表面化学修饰及其电催化析氧性能优化研究

基本信息
批准号:21805001
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.60
负责人:朱小姣
学科分类:
依托单位:安徽大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张灰灰,许洪康,夏莹,饶庆鹏,项立君,杨利
关键词:
表面化学修饰氧析出电催化反应二维镍基含氧纳米材料高导电性活性位点
结项摘要

Designing highly efficient and stable non-precious metal oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts is of paramount importance for further developing green new energy technologies. In this project, to address drawbacks of the inferior thermodynamic-stability and poor conductivity in nickel-based electrocatalysts, we aim to focus on the thermodynamic stable two-dimensional nickel-based oxygen containing nanomaterials (oxides, hydroxides and their derivatives) and take advantage of surface-chemical modification strategies, for instance, surface anion modification, constructing surface heterojunction, as well as surface complexing to regulate their electronic structure to optimize the OER electrocatalytic performance. Considering the surface chemical reactivity and electron-electron correlation influenced by quantum confinement effect in two-dimensional system, the regulation of electronic structure is proposed to accomplish the enhancement of activity of active sites as well as the increment of integral intrinsic conductivity, realizing the synergetic optimization of the OER electrocatalytic performance and designing highly efficient OER electrocatalysts. Moreover, with the aid of theoretical calculations and electrochemical measurements, we intend to reveal how the surface chemical modifications regulate their electronic structure, as well as the relationship between electronic structure regulation and their OER electrocatalytic performance. The implementation of this project will provide theoretical and methodological guidance for designing and fabrication of highly efficient OER electrocatalysts, laying solid material support for constructing highly efficient energy conversion system.

设计高效稳定的非贵金属析氧电催化剂对于推进绿色新能源技术进一步发展具有重要意义。针对当前已发展的镍基析氧电催化剂的热力学稳定性差以及本征导电性较差等问题,本项目拟以热力学稳定的二维镍基含氧纳米材料(氧化物,氢氧化物及其衍生物)为研究对象,基于超薄结构的表面化学反应性特点和二维量子限域效应下的电子关联作用,通过实施表面化学修饰手段,如表面阴离子修饰、表面构建异质结、表面配位等方法对其电子结构进行调制,实现对其催化位点的活性和整体的本征导电性的协同优化,设计出高效的电催化材料。在此基础上,结合理论计算和电化学测试,揭示表面修饰方法调制电子结构的调控规律,并阐明电子结构调制与催化性能优化的关联性。本项目的开展为设计高效的析氧反应电催化剂提供理论和方法指导,并为研制高效能源转换体系提供材料基础。

项目摘要

经过三年的研究周期,基本完成了其预期研究目标。在2019-2021年期间,项目以镍基二维超薄纳米材料及其结构类似物为研究对象,针对不同材料结构的化学特性,设计不同的表面化学修饰策略,实现了超薄纳米材料的电子结构调制,改变了材料的催化性质(主要集中在催化双氧水分解析氧特性和类芬顿催化反应,可缓解氧缺乏和促进产生高氧化性·OH)和吸光性能(将其吸收光谱从可见光延伸至近红外光范围,可实现高效的光热转换和光声成像)。此外,还研究了这些材料的多模态成像能力,及其在酸性环境下的降解特性和代谢情况,并最终将这类材料的应用拓展到肿瘤治疗领域,为设计高效的诊疗剂提供了一定的理论和实验基础。相关成果在SCI收录期刊上发表论文16篇;培养博士生1名,硕士生4名(已毕业1名,在读3名);获批国家发明专利一件。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
5

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020

朱小姣的其他基金

相似国自然基金

1

镍基合金/纳米碳复合电极材料的构建及其电催化析氢性能研究

批准号:51674221
批准年份:2016
负责人:邵光杰
学科分类:E0410
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

纳米多孔镍/镧基钙钛矿氧化物复合材料的形成机制及其电催化析氧性能研究

批准号:51901161
批准年份:2019
负责人:张弛
学科分类:E0106
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

纳米多孔镍基双金属的脱合金可控制备、表面修饰及其电催化析氢活性

批准号:51661018
批准年份:2016
负责人:周琦
学科分类:E0110
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
4

镍铁基析氧催化剂Ni位点的电子结构调控及析氧性能研究

批准号:21878202
批准年份:2018
负责人:赵强
学科分类:B0803
资助金额:66.00
项目类别:面上项目