离子辐照调控类钙钛矿相过渡金属氧化物阴离子缺陷及其在氧催化反应中的应用
结题报告
批准号:
11975102
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
陈燕
依托单位:
学科分类:
离子注入及离子束材料改性
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈燕
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中文摘要
开发价格低廉且具有优异催化活性和稳定性的氧催化剂是能源领域亟待解决的难题之一。过渡金属氧化物有望替代贵重金属作为未来的氧催化剂,但是其性能依旧不能满足实际应用的需求。最新研究表明阴离子缺陷工程有望用于提高过渡金属氧化物的氧催化活性,但是至今如何可控的引入阴离子缺陷依旧是一个具有挑战性的难题,关于阴离子缺陷影响材料氧催化活性的机理仍然不清楚。本项目中我们将采用离子辐照调控类钙钛矿相氧化物薄膜模型材料的阴离子缺陷(氧缺陷以及N、F、P、C等阴离子掺杂),综合运用扫描隧道显微镜/隧穿谱、原位拉曼光谱、原位X射线衍射等材料表征手段和电化学测试方法揭示离子辐照引入的阴离子缺陷对于材料氧催化活性的影响机理,并通过优化离子辐照条件实现高性能氧催化剂的制备。本项目的实施有望扩展离子束技术的在能源领域的应用,所得到的阴离子缺陷对氧催化活性的调控机理可以运用于指导新型氧催化剂的合成,有着重要的理论与应用价值。
英文摘要
The development of cost-effective catalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) is crucial for enhancing the energy efficiency of many electrochemical energy conversion and storage devices. Owing to their low cost and high activity, transition metal oxides have attracted much attention as alternative electro-catalysts to replace the currently used noble metal-based catalysts. Anion defects (e.g., oxygen vacancies, interstitials, and anion dopants such as N, F, P C, etc.) can significantly change the electronic structure of oxides or the stability of adsorbed intermediates, thus greatly enhancing the electro catalytic activities of the oxide surface. Anionic defect engineering represents a potential new direction for rational design of high-performance electro-catalysts. In this work, we will study how the ion irradiation impacts the quantity and the type of anion defects in perovskite based oxide thin film model system. Using advanced surface characterization method such as scanning tunneling microscopy and Spectroscopy, in situ Raman and X-ray diffraction, and electrochemical test, we will uncover the correlation between local anion defects that created by ion irradiation and OER/ORR activity. Based on such mechanism understanding, we will apply ion beam irradiation to enhance the catalytic activity of porous electrodes over oxygen reaction. The approach we use and the knowledge we obtain in this project will be applicable to other electro-catalysts, and have potential application in other fields in energy devices.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1039/d0ta04362a
发表时间:2020-06
期刊:Journal of Materials Chemistry
影响因子:--
作者:Yunmin Zhu;Xiao Zhong;Shiguang Jin;Haijun Chen;Zuyun He;Qiuyu Liu;Yan Chen
通讯作者:Yunmin Zhu;Xiao Zhong;Shiguang Jin;Haijun Chen;Zuyun He;Qiuyu Liu;Yan Chen
DOI:10.1016/j.ijhydene.2020.06.137
发表时间:2020-09
期刊:International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:7.2
作者:Qiuyu Liu;Yunmin Zhu;Zuyun He;Shiguang Jin;Yan Chen
通讯作者:Qiuyu Liu;Yunmin Zhu;Zuyun He;Shiguang Jin;Yan Chen
Tuning proton-coupled electron transfer by crystal orientation for efficient water oxidization on double perovskite oxides
通过晶体取向调节质子耦合电子转移以实现双钙钛矿氧化物上的有效水氧化
DOI:10.1038/s41467-020-17657-9
发表时间:2020-08
期刊:Nature Communications
影响因子:16.6
作者:Zhu Yunmin;He Zuyun;Choi YongMan;Chen Huijun;Li Xiaobao;Zhao Bote;Yu Yi;Zhang Hui;Stoerzinger Kelsey A.;Feng Zhenxing;Chen Yan;Liu Meilin
通讯作者:Liu Meilin
DOI:10.1021/acsaelm.2c00244
发表时间:2022-06
期刊:ACS Applied Electronic Materials
影响因子:4.7
作者:Xuepeng Xiang;Jingjing Rao;Chaesung Lim;Qicheng Huang;Shijun Zhao;Zhifang Fan;J. Han;Yan Chen-Yan-C
通讯作者:Xuepeng Xiang;Jingjing Rao;Chaesung Lim;Qicheng Huang;Shijun Zhao;Zhifang Fan;J. Han;Yan Chen-Yan-C
DOI:10.1016/j.apcatb.2021.121021
发表时间:2022-05-15
期刊:APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
影响因子:22.1
作者:Gong, Zhiheng;Zhong, Wenye;Chen, Yan
通讯作者:Chen, Yan
适应宽功率波动的高效碱性膜水电解关键材料技术开发
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    100.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    陈燕
  • 依托单位:
过渡金属氧化物电催化剂缺陷调控实现含氮废水有效电催化降解
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    陈燕
  • 依托单位:
离子辐照调控二硫化钼缺陷和电子结构的机理研究及其在电催化方面的应用
  • 批准号:
    11605063
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    陈燕
  • 依托单位:
国内基金
海外基金