Laser Fabrication of Subnanometer Catalysts from Metal Organic Nanocapsules

金属有机纳米胶囊激光制造亚纳米催化剂

基本信息

  • 批准号:
    1825352
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-03-01 至 2024-02-29
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This award investigates a novel method of making small nanometer-sized clusters from metal organic nanocapsules using laser decomposition. These clusters are assembled on highly conductive graphene supports to form heterogeneous catalysts. The project involves experimental investigations of the nucleation, growth and stabilization of these clusters supported by computational modeling. This project leads to progress in laser science, material science, thermal science, and supramolecular chemistry, all of which advances the field of nanomanufacturing. The availability high-efficiency catalysts are important in chemical processes, metal-air batteries, flexible electronics and fuel cells, which greatly enhances U.S. industrial competitiveness in global markets, increases U.S. economic growth, and strengthens national security. This grant engages underrepresented minority students in chemistry and engineering. It has plans to improve local STEM education through an outreach programs such as Women Engineer and Scientist Day at Mizzou to stimulate high school girls' interests in science and engineering.The project seeks to establish a computational and experimental framework to investigate how the laser induces the decomposition of metal organic nanocapsules and promotes nucleation of reactant intermediates to form sub-nanometer clusters on graphene support. Studies are conducted on the effects of the size of metal organic nanocapsules, which ranges from 1-2 nanometers, on the microstructures of the fabricated nanoclusters, and the effects of the support on their growth kinetics. Inherited from the study is the development of a serial of technique, bottom up supramolecular synthesis, in-situ catalyst conversion by laser-induced pyrolysis, molecular dynamics simulations of the fabrication mechanism, statistical analysis on the morphology of the fabricated nanoclusters, and analytical tools for characterizing and confirming the catalytic active sites.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该奖项研究了一种使用激光分解从金属有机纳米胶囊制备小纳米尺寸簇的新方法。这些簇组装在高导电性石墨烯载体上以形成非均相催化剂。该项目涉及的成核实验研究,这些集群的增长和稳定的计算机建模支持。该项目导致了激光科学,材料科学,热科学和超分子化学的进步,所有这些都推动了纳米制造领域的发展。高效催化剂在化学过程、金属-空气电池、柔性电子和燃料电池中具有重要意义,这大大增强了美国工业在全球市场的竞争力,提高了美国经济增长,加强了国家安全。这项补助金使少数民族学生在化学和工程方面的代表性不足。该项目旨在建立一个计算和实验框架,以研究激光如何诱导金属有机纳米碳的分解,并促进反应物中间体的成核,从而在石墨烯载体上形成亚纳米团簇。研究了金属有机纳米胶囊的尺寸(1-2纳米)对所制备的纳米团簇的微观结构的影响,以及载体对其生长动力学的影响。在此基础上发展了自下而上的超分子合成、激光诱导热解原位催化转化、纳米团簇制备机理的分子动力学模拟、纳米团簇形貌的统计分析、该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为是值得支持的,使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Direct Freeform Laser Fabrication of 3D Conformable Electronics
  • DOI:
    10.1002/adfm.202210084
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Bujingda Zheng;Ganggang Zhao;Zheng Yan;Yunchao Xie;Jian Lin
  • 通讯作者:
    Bujingda Zheng;Ganggang Zhao;Zheng Yan;Yunchao Xie;Jian Lin
Toward Autonomous Laboratories: Convergence of Artificial Intelligence and Experimental Automation
  • DOI:
    10.1016/j.pmatsci.2022.101043
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    37.4
  • 作者:
    Yunchao Xie;Kianoosh Sattari;Chi Zhang;Jian Lin
  • 通讯作者:
    Yunchao Xie;Kianoosh Sattari;Chi Zhang;Jian Lin
Machine learning assisted rediscovery of methane storage and separation in porous carbon from material literature
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2020.120080
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Chi Zhang;Dawei Li;Yunchao Xie;D. Stalla;Peng Hua;Tung D. Nguyen;Ming Xin;Jian Lin
  • 通讯作者:
    Chi Zhang;Dawei Li;Yunchao Xie;D. Stalla;Peng Hua;Tung D. Nguyen;Ming Xin;Jian Lin
Rapid Identification of X-ray Diffraction Patterns Based on Very Limited Data by Interpretable Convolutional Neural Networks
  • DOI:
    10.1021/acs.jcim.0c00020
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Hong Wang;Yunchao Xie;Dawei Li;Heng Deng;Yun-Zhi Zhao;Ming Xin;Jian Lin
  • 通讯作者:
    Hong Wang;Yunchao Xie;Dawei Li;Heng Deng;Yun-Zhi Zhao;Ming Xin;Jian Lin
Reprogrammable 3D Shaping from Phase Change Microstructures in Elastic Composites
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b20818
  • 发表时间:
    2020-01-22
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Deng, Heng;Xu, Xianchen;Lin, Jian
  • 通讯作者:
    Lin, Jian
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[Immunological features of fulminant type 1 diabetes].
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  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chao Zheng;Jian Lin;Gan Huang;Lin Yang;Yi;Wei;Hai;Ya;Zhi;Zhiguang Zhou
  • 通讯作者:
    Zhiguang Zhou
Design and analysis of MAC protocols for wireless multi-hop sensor and terahertz networks
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jian Lin
  • 通讯作者:
    Jian Lin
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  • DOI:
    10.3390/photonics9050343
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Jian Lin;Qiurong Yan;Shang Lu;Yongjian Zheng;Shida Sun;Zhen Wei
  • 通讯作者:
    Zhen Wei
Synthesis, SAR exploration, and X-ray crystal structures of factor XIa inhibitors containing an alpha-ketothiazole arginine.
含有 α-酮噻唑精氨酸的 XIa 因子抑制剂的合成、SAR 探索和 X 射线晶体结构。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    H. Deng;T. Bannister;Lei Jin;R. Babine;J. Quinn;P. Nagafuji;C. Celatka;Jian Lin;T. Lazarova;M. Rynkiewicz;F. Bibbins;P. Pandey;J. Gorga;H. Meyers;S. Abdel;J. Strickler
  • 通讯作者:
    J. Strickler
Quantum Adiabatic Doping with Incommensurate Optical Lattices
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Jian Lin;Jue Nan;Yuchen Luo;Xingcan Yao;Xiaopeng Li
  • 通讯作者:
    Xiaopeng Li

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  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    $ 39.93万
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    1993
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    1990
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  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 39.93万
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