CAREER:CAS:Confined Nano-Environments for the Stabilization of Molecular Electrocatalysts

职业:CAS:用于稳定分子电催化剂的受限纳米环境

基本信息

  • 批准号:
    2046445
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 68.5万
  • 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:
    2021-04-15 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

In this CAREER project, co-funded by the Chemical Structure, Dynamics & Mechanism B Program of the Chemistry Division and the Established Program to Stimulate Competitive Research (EPSCoR), Dr. Noemie Elgrishi of the Department of Chemistry at Louisiana State University is uncovering the rules governing changes in electron transfer after encapsulation of redox active molecules in confined spaces. The long-term goal of this project is to develop a strategy to control the stability, selectivity, and activity of fuel-forming molecular electrocatalysts through encapsulation in nano-containers. This project has applications in energy storage as well as any other electrocatalytic process relying on molecular catalysts. The project lies at the interface of inorganic and analytical chemistry. It is well suited to train undergraduate and graduate students in a wide range of synthesis and characterization techniques, including electrochemistry which is a key challenge. At their core, energy technologies rely on electricity production and storage, for which electrochemical knowledge is fundamental. The educational plan will further contribute to this goal through improving undergraduate electrochemical education through modules and in-class demonstrations in freshman chemistry classes as well as through the implementation of lab “field trips” in a dedicated an upper-level electroanalytical chemistry class. Through the outreach plan, Dr. Elgrishi will continue engaging with the community and promote interest in STEM careers to key demographics by developing simple hands-on electrochemistry demonstrations. These studies are aimed at increasing our fundamental understanding of electron transfer in confined spaces; this is critical knowledge to further the development of electrocatalysis. The systems chosen are composed of molecular metallo-cages within which electro-active complexes and catalysts are encapsulated. Electron transfer will be probed using electroanalytical and spectroscopic techniques, both in electron tunneling and hopping conditions. The parameters impacting the fate of the encapsulated complexes after electron transfer will also be investigated. The long-term goal of this project is to develop a strategy to control the stability, selectivity, and activity of fuel-forming molecular electrocatalysts through encapsulation in nano-containers. Collectively, these investigations will provide an improved understanding of fuel-forming catalysts upon immobilization. Understanding the effect of the fundamental processes of site isolation, controlled encapsulation, and pore size will help bridge the gap between homogeneous and heterogeneous molecular catalysis. This project will pave the way for further studies on rational tailoring of the second coordination spheres of electrocatalysts. These studies have the potential to impact the many areas of chemistry in which molecular electrocatalysts play a key role, including for energy storage applications.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.
在这个由化学部化学结构、动力学机制B计划和刺激竞争研究的既定计划(EPSCoR)共同资助的CAREER项目中,路易斯安那州立大学化学系的Noemie Elgrishi博士正在揭示在密闭空间中封装氧化还原活性分子后电子转移变化的规律。 该项目的长期目标是开发一种策略,通过封装在纳米容器中来控制燃料形成分子电催化剂的稳定性,选择性和活性。该项目在能量存储以及依赖于分子催化剂的任何其他电催化过程中具有应用。 该项目位于无机化学和分析化学的界面。它非常适合培养本科生和研究生在广泛的合成和表征技术,包括电化学,这是一个关键的挑战。能源技术的核心是电力生产和储存,而电化学知识是电力生产和储存的基础。教育计划将进一步促进这一目标,通过提高本科电化学教育,通过模块和在大一化学课课堂演示,以及通过实验室“实地考察”的实施,在一个专门的上层电分析化学类。通过推广计划,Elgrishi博士将继续与社区接触,并通过开发简单的电化学实践演示,促进对STEM职业的兴趣。这些研究的目的是增加我们对有限空间中电子转移的基本理解,这是进一步发展电催化的关键知识。所选择的系统由分子金属笼组成,其中封装有电活性络合物和催化剂。电子转移将探测使用电分析和光谱技术,无论是在电子隧穿和跳跃条件。还将研究影响电子转移后包封复合物命运的参数。该项目的长期目标是开发一种策略,通过封装在纳米容器中来控制燃料形成分子电催化剂的稳定性,选择性和活性。总的来说,这些调查将提供一个更好的理解燃料形成催化剂固定化。了解位点隔离、受控包封和孔径大小的基本过程的影响将有助于弥合均相和非均相分子催化之间的差距。该项目将为进一步研究电催化剂第二配位层的合理定制铺平道路。这些研究有可能影响分子电催化剂发挥关键作用的许多化学领域,包括能源存储应用。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评估被认为值得支持影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
On the synthesis and characterization of two different titanium-based supramolecular structures of identical stoichiometry
  • DOI:
    10.1080/00958972.2022.2109149
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Ryan J. Bujol;F. Fronczek;Noémie Elgrishi
  • 通讯作者:
    Ryan J. Bujol;F. Fronczek;Noémie Elgrishi
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Noemie Elgrishi其他文献

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