CAREER: Development of Self-Healing Electrocatalysts via a Tunable Non-Covalent Design

职业:通过可调谐非共价设计开发自修复电催化剂

基本信息

  • 批准号:
    2338351
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 76.45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-02-01 至 2029-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

With support from the Chemical Catalysis Program of the Chemistry Division, Dr. Anna Wuttig of the Department of Chemistry at the University of Chicago is developing a new class of electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) that are self-healing by design. The research goal is to access durable energy conversion devices, namely fuel cells, by targeting a platform based on non-covalent interactions to produce self-assembled electrocatalysts for the ORR. Advances in energy conversion and storage science hinge on the development of new strategies for electrocatalysis. Dr. Wuttig and her team members have developed a synergistic education plan to broaden the participation in electrochemistry at the undergraduate and high school levels by building electrochemistry lab-based modules designed to meet student working levels in chemistry and physics. To produce stable and self-healing ORR electrocatalysts, the Wuttig group approach merges the organic and inorganic synthesis of amphiphiles with in-situ non-covalent self-assembly of the electrocatalyst at polarized electrodes. By advancing this non-covalent synthetic technology, this research aims to (i) generate a new series of self-assembled ORR electrocatalysts containing first-row transition metals and (ii) carry out structure-function relationship studies to reveal the key structural features that are necessary for self-healing and thereby durable ORR catalysis. The Wuttig research team will work to achieve this understanding by characterizing non-covalent layer dynamics and thickness of model (noncatalytic) self-assembled layers, synthesizing self-assembled layers that contain well-defined first-row transition metal electroactive units and characterizing their ORR activity, and optimizing the stability for self-healing by tuning non-covalent interactions.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.
在化学部的化学催化计划的支持下,芝加哥大学化学系的Anna Wuttig博士正在开发一类新的电催化剂,用于减少减少氧气反应(ORR),这些反应是通过设计进行自我修复的。研究目标是通过基于非共价相互作用的平台来访问耐用的能量转换设备,即燃料电池,以生成ORR的自组装电催化剂。能源转换和存储科学方面的进步方面取决于开发新的电催化策略。 Wuttig博士和她的团队成员制定了一项协同的教育计划,以通过建立旨在满足化学和物理学的学生工作水平的基于电化学实验室的模块来扩大本科和高中级别的电化学的参与。为了产生稳定和自我修复的ORR电催化剂,Wuttig组方法将两亲物的有机和无机合成与偏光电极上电催化剂的非共价自组装合成。通过促进这种非共价合成技术,该研究的目的是(i)生成一系列新的自组装ORR电催化剂,其中包含首轮过渡金属,(ii)进行结构功能关系研究,以揭示自我实现的关键结构特征,这些特征是自我实现和耐用的ORR催化性。 Wuttig研究团队将通过表征非共价层动态和模型(非催化)自组装层的厚度,合成的自组装层,这些层包含良好定义的第一轮过渡金属电动单元的合成自组合层,并通过调节稳定性的稳定性,并优化稳定性的稳定性。认为值得通过基金会的智力优点和更广泛影响的评论标准来评估值得支持。

项目成果

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  • 影响因子:
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