CAREER: Time-Resolved Studies of Charge Transfer and Chemical Reactivity at Photoelectrode-Electrolyte Interfaces

职业:光电极-电解质界面电荷转移和化学反应性的时间分辨研究

基本信息

  • 批准号:
    2045084
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 65.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

In this project supported by the Chemical Structure Dynamics and Mechanisms (CSDM-A) program of the Chemistry Division, Dr. Yi Rao and his students at Utah State University (USU) will develop sophisticated laser techniques to explore conversion of carbon dioxide (CO2) into fuels at photoelectrode-electrolyte interfaces. Interfaces are thin regions-a few molecules wide-where two bulk phases, such as a solid and liquid, meet. In this case, the boundary is between a solid photoelectrode, a surface where a light-activated reaction can occur, and a liquid that can conduct electricity. The research is advancing our knowledge of reactions of CO2 at interfaces, driven by solar energy and electricity. The work will integrate scientific training and discovery, using laser-based spectroscopic tools as its cornerstone to enhance teaching at the undergraduate and graduate levels. Leveraging this research expertise in an educational context, Dr. Rao plans to facilitate PHOTON FUELS workshops for K-12 students and hosts USU Science Unwrapped outreach events in the local community. This project focuses on ultrafast interfacial charge transfer and chemical reactivity at the photoelectrode-electrolyte interfaces using newly developed interface-selective spectroscopic tools, including time-resolved electronic sum frequency generation (TR-ESFG) and time-resolved vibrational sum frequency generation (TR-VSFG). These techniques, recently developed and established in the Rao group, provide a unique opportunity to advance fundamental knowledge of the PEC reduction of CO2 and other related interfacial phenomena. The expected outcomes of photoelectrochemical reactions at the photoelectrode-electrolyte interfaces include (1) identification of interfacial states and the effect of pH, ionic species, ionic strength, and applied potentials, (2) quantification of binding geometry and strengths of reactants and intermediates, and (3) development of a relationship between interfacial states and intermediates. A broader societal impact of this work is increased understanding of interfacial chemical reactivity of solar fuels. The project also will allow students to gain valuable experience in cutting-edge laser technology, electrochemistry, and materials science.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.
在这个由化学系化学结构动力学和机理(CSDM-A)项目支持的项目中,Yi Rao博士和他在犹他州州立大学(USU)的学生将开发复杂的激光技术,以探索在光电极-电解质界面将二氧化碳(CO2)转化为燃料。界面是薄的区域-几个分子宽-两个体相,如固体和液体,满足。在这种情况下,边界是在固体光电极、可以发生光激活反应的表面和可以导电的液体之间。这项研究正在推进我们对CO2在太阳能和电力驱动下的界面反应的认识。这项工作将整合科学培训和发现,使用基于激光的光谱工具作为其基石,以加强本科和研究生水平的教学。饶博士计划在教育背景下利用这一研究专长,为K-12学生举办光子燃料研讨会,并在当地社区举办USU Science Unwrapped外展活动。该项目的重点是使用新开发的界面选择性光谱工具,包括时间分辨电子和频产生(TR-ESFG)和时间分辨振动和频产生(TR-VSFG)在光电极-电解质界面的超快界面电荷转移和化学反应性。这些技术,最近开发和建立在饶组,提供了一个独特的机会,推进的PEC减少CO2和其他相关的界面现象的基础知识。在光电极-电解质界面处的光电化学反应的预期结果包括(1)界面状态的识别以及pH、离子种类、离子强度和施加电势的影响,(2)反应物和中间体的结合几何形状和强度的定量,以及(3)界面状态和中间体之间的关系的发展。这项工作的更广泛的社会影响是增加了对太阳能燃料界面化学反应性的理解。该项目还将使学生获得尖端激光技术、电化学和材料科学方面的宝贵经验。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过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,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Chemical bonding in lead anionic clusters
  • DOI:
    10.1016/j.poly.2023.116572
  • 发表时间:
    2023-07-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Pozdeev,Anton S.;Boldyrev,Alexander I.;Rao,Yi
  • 通讯作者:
    Rao,Yi
In Situ Detection of Chemical Compositions at Nanodroplet Surfaces and In-Nanodroplet Phases
  • DOI:
    10.1021/acs.jpca.2c03346
  • 发表时间:
    2022-06-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Qian, Yuqin;Brown, Jesse B.;Rao, Yi
  • 通讯作者:
    Rao, Yi
Photoinduced Surface Electric Fields and Surface Population Dynamics of GaP(100) Photoelectrodes
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.2c01806
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tong Zhang;Zhi-Chao Huang-Fu;Yuqin Qian;Hong-jie Gao;Jesse B. Brown;Y. Rao
  • 通讯作者:
    Tong Zhang;Zhi-Chao Huang-Fu;Yuqin Qian;Hong-jie Gao;Jesse B. Brown;Y. Rao
Spectral Phase Measurements of Heterodyne Detection in Interfacial Broadband Electronic Spectroscopy
界面宽带电子光谱中外差检测的光谱相位测量
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.1c09692
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhang, Tong;Huangfu, Zhi-Chao;Qian, Yuqin;Lu, Zhou;Gao, Hong;Rao, Yi
  • 通讯作者:
    Rao, Yi
Temperature-Dependent Recombination of Triplet Biexcitons in Singlet Fission of Hexacene
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.1c10691
  • 发表时间:
    2022-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuqin Qian;Zhi-Chao Huang-Fu;Tong Zhang;Xia Li;A. Harutyunyan;Gugang Chen;Hanning Chen;Y. Rao
  • 通讯作者:
    Yuqin Qian;Zhi-Chao Huang-Fu;Tong Zhang;Xia Li;A. Harutyunyan;Gugang Chen;Hanning Chen;Y. Rao
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Yi Rao其他文献

Genetic difference in acute citalopram effects on human emotional network
Notoginsenoside R1 inhibits vascular smooth muscle cell proliferation, migration and neointimal hyperplasia through PI3K/Akt pathway.
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-25874-y.
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Haihong Fang;Shilin Yang;Yingying Luo;Cheng Zhang;Yi Rao;Renjing Liu;Yulin Feng;Jun Yu
  • 通讯作者:
    Jun Yu
Competitive effects and environmental factors driving heavy metal leaching in stabilized municipal solid waste incineration fly ash under extreme conditions
极端条件下稳定化城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属浸出的竞争效应和环境因素驱动
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2025.138965
  • 发表时间:
    2025-09-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.300
  • 作者:
    Ze Zhang;Yang Yu;Yi Rao;Ying Wang;Chunjiang Yu;Zhongli Luo;Hongjun Zhao;Xiaona Wang;Ming Gao;Chuanfu Wu;Shu Liu
  • 通讯作者:
    Shu Liu
Chelation treatment for heavy metals in municipal solid waste incineration fly ash: 300-Day study on stability and environmental risk
城市固体废弃物焚烧飞灰中重金属的螯合处理:关于稳定性和环境风险的300天研究
  • DOI:
    10.1016/j.wasman.2025.114745
  • 发表时间:
    2025-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.100
  • 作者:
    Ze Zhang;Yang Yu;Yi Rao;Ying Wang;Chunjiang Yu;Zhongli Luo;Hongjun Zhao;Xiaona Wang;Ming Gao;Qunhui Wang;Chuanfu Wu
  • 通讯作者:
    Chuanfu Wu
SmI_2を用いる光学活性ビシクロ[3.3.0]オクタノンの合成研究
SmI_2合成光学活性双环[3.3.0]辛酮的研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yu-Lin Feng;He-Ran Li;Yi Rao;Xiao-Jian Luo;Li-Zhen Xu;Yue-Sheng Wang;Shi-Lin Yang;Susumu Kitanaka;横山祐作;栗田城治;長岡博人
  • 通讯作者:
    長岡博人

Yi Rao的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Yi Rao', 18)}}的其他基金

Collaborative Research: Surface-specific Aerosol Chemistry: Direct Observations, Kinetics, and Environmental Impact
合作研究:表面特定气溶胶化学:直接观察、动力学和环境影响
  • 批准号:
    2203983
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Conference: 1998 Gordon Research Conference on Molecular and Cellular Neurobiology: September 6-10, 1998: Beijing, China
会议:1998年戈登分子和细胞神经生物学研究会议:1998年9月6-10日:中国北京
  • 批准号:
    9807857
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Role of ET, a New T Domain Protein, in Xenopus Eye Development
ET(一种新的 T 结构域蛋白)在非洲爪蟾眼睛发育中的作用
  • 批准号:
    9723173
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

SERS探针诱导TAM重编程调控头颈鳞癌TIME的研究
  • 批准号:
    82360504
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
华蟾素调节PCSK9介导的胆固醇代谢重塑TIME增效aPD-L1治疗肝癌的作用机制研究
  • 批准号:
    82305023
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于MRI的机器学习模型预测直肠癌TIME中胶原蛋白水平及其对免疫T细胞调控作用的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
结直肠癌TIME多模态分子影像分析结合深度学习实现疗效评估和预后预测
  • 批准号:
    62171167
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    57 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Time-lapse培养对人类胚胎植入前印记基因DNA甲基化的影响研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
萱草花开放时间(Flower Opening Time)的生物钟调控机制研究
  • 批准号:
    31971706
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Time-of-Flight深度相机多径干扰问题的研究
  • 批准号:
    61901435
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Finite-time Lyapunov 函数和耦合系统的稳定性分析
  • 批准号:
    11701533
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
建筑工程计划中Time Buffer 的形成和分配 – 工程项目管理中的社会性研究
  • 批准号:
    71671098
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
光学Parity-Time对称系统中破坏点的全光调控特性研究
  • 批准号:
    11504059
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

CAREER: Time-resolved decoding of explore/exploit computations in the human brain
职业:人脑探索/利用计算的时间分辨解码
  • 批准号:
    2237795
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Probing the Thermal Relaxation Dynamics of Nanomaterials with Time-Resolved Calorimetry
职业:利用时间分辨量热法探索纳米材料的热弛豫动力学
  • 批准号:
    2044788
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Time-Resolved Multi-Pulse Spectroscopy of Solvated Aza-Aromatics
职业:溶剂化氮杂芳烃的时间分辨多脉冲光谱
  • 批准号:
    1846480
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Visualizing Structures and Ultrafast Dynamics of Heterogeneous Interfaces Using Time-Resolved Electron Imaging
职业:使用时间分辨电子成像可视化异质界面的结构和超快动力学
  • 批准号:
    1653903
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Structural and solvent control of nonadiabatic bond formation probed with ultrafast time-resolved spectroscopies
职业:用超快时间分辨光谱探测非绝热键形成的结构和溶剂控制
  • 批准号:
    1455009
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Time-Resolved Structure-Property Relationships in Piezoelectric Ceramics
职业:压电陶瓷中的时间分辨结构-性能关系
  • 批准号:
    1445926
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Time-resolved Studies of the Oxygen Evolving Complex of Photosystem II
职业:光系统 II 的放氧复合体的时间分辨研究
  • 批准号:
    1350909
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Development of Microsecond Time-Resolved Mass Spectrometry for the Study of Biochemical Reaction Mechanisms and Kinetics
职业:开发微秒时间分辨质谱用于生化反应机制和动力学研究
  • 批准号:
    1149367
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Time- and size-resolved formation of secondary organic aerosol in indoor air
职业:室内空气中二次有机气溶胶的时间和尺寸分辨形成
  • 批准号:
    1055584
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Time-Resolved Structure-Property Relationships in Piezoelectric Ceramics
职业:压电陶瓷中的时间分辨结构-性能关系
  • 批准号:
    0746902
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 65.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了