基于自腐蚀原理的多孔结构过渡金属(Fe, Co)草酸盐/氧化物一维微纳米阵列电极的可控制备及其电化学储锂性能

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基本信息

  • 批准号:
    21373182
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0205.电化学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Transition metal (Fe, Co) oxalates/oxides are considered as promising anode materials for lithium-ion batteries because of their distinctive properties, such as high lithium storage capacity, low cost and environmental friendship. However, the electrochemical cycle stability of the investigated transition metal oxalates/oxides is relatively poor, and their reversible capacities need to be further improved. In this project, one-dimensional (1D) transition metal (Fe, Co) oxalate crystals micro-nanoarray films are fabricated by the method based on self-corrosion principle, and the subsequent heat treatments lead to the formation of anhydrous oxalates/oxides 1D micro-nanoarray films, and then the lithium storage properties of these anhydrous 1D micro-nanoarray films are probed in detail. The electrode processes and formation mechanisms of the transition metal oxalate crystals 1D micro-nanoarray films fabricated by the method based on self-corrosion principle are explored, and the effects of metal precursor, oxalic acid solution, temperature and immersion time on the micro-nanoarray films are investigated. The key preparative factors are identified, and finally the controllable fabrication of the transition metal oxalate crystals 1D micro-nanoarray films is realized. We try to clarify the effects of heat treatment parameters on the compositions and microstructures of the anhydrous oxalates/oxides 1D micro-nanoarray films. The intrinsic relationship between the lithium storage properties and microstructures of the anhydrous oxalates/oxides 1D micro-nanoarray films needs to be elucidated. It is expected that the effective approaches for improving the lithium storage performance are identified, and the anhydrous oxalates/oxides 1D micro-nanoarray films with superior lithium storage performance can be obtained.
过渡金属(Fe, Co)草酸盐/氧化物具有储锂容量大、成本低及环境友好等优异特性, 被视为极具潜力的锂离子电池阳极材料. 但其存在着电化学稳定性较差、实际可逆容量有待于提高等问题. 本项目基于自腐蚀反应原理制备过渡金属(Fe, Co)草酸盐晶体一维微纳米阵列膜, 进一步通过适当的热处理获得无水草酸盐/氧化物一维微纳米阵列膜, 并探究其电化学储锂性能. 系统研究基于自腐蚀反应原理制备过渡金属草酸盐晶体一维微纳米阵列膜的电极过程与成膜机制, 探明金属层的组成与结构、草酸浸蚀液的组成、浸蚀温度及时间等参数对一维微纳米阵列膜结构的影响规律, 明晰膜制备的关键控制因素, 实现过渡金属草酸盐晶体一维微纳米阵列膜的可控制备. 查明热处理条件对过渡金属无水草酸盐/氧化物一维微纳米阵列膜组成及微观结构的影响规律, 揭示这些微纳米阵列膜的储锂性能与微观结构的内在关联, 明晰提高其电化学储锂性能的有效途径.

结项摘要

过渡金属(Fe, Co)草酸盐/氧化物具有储锂容量大、成本低及环境友好等优异特性,被视为极具潜力的锂离子电池阳极材料。本项目系统研究了基于自腐蚀反应原理制备过渡金属草酸盐一维微纳米阵列膜的成膜机制,明晰了膜制备的关键控制因素。查明了热处理条件对过渡金属无水草酸盐/氧化物一维微纳米阵列膜组成及微观结构的影响规律,揭示了这些微纳米阵列膜的储锂性能与微观结构的内在关联,明晰了提高其电化学储锂性能的有效途径。本项目主要获得了如下具有创新性的研究成果。.(1)基于金属铁在草酸溶液中的自腐蚀反应,我们制备了草酸亚铁纳米管阵列电极,提出了其形成机制。在氢气气氛下,对草酸亚铁纳米管阵列膜进行热处理,获得了氧化铁/碳复合纳米管阵列膜。在4A/g的电流密度下恒流充放电500次后,电极的可逆储锂容量为880 mAh/g,表明其具有优异的电化学循环性能。这主要归于其纳米管阵列结构及碳的原位形成。 .(2)基于电沉积钴层在含有尿素溶液中的自腐蚀反应,制备了顶部交叉的四氧化三钴纳米线束阵列膜,提出了四氧化三钴纳米线束阵列膜的形成机制。所制备的四氧化三钴纳米线束阵列膜电极显示了优异的储锂性能。.(3)通过低温溶剂热/水热法制备了CoO微米花和CoO微米球膜电极。两种膜电极均显示了突出的电化学储锂性能。微米花和微米球的分级多孔结构、自支持的膜结构以及高的比表面积是两种膜电极显示增强的电化学储锂性能的主要原因。.(4)采用一种简单的自腐蚀方法,制备了草酸铁微管阵列膜,提出了一种管状材料形成的新机制。对草酸铁微管阵列膜进行热处理,得到了氧化镍微管阵列膜,以其为基体,通过阳极电沉积法制备了MnO2/NiO复合微管阵列膜。与氧化镍微管阵列膜电极相比,MnO2/NiO复合微管阵列膜电极显示了显著增强的电化学储锂性能。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Photochemical synthesis of SnO2/TiO2 composite nanotube arrays with enhanced lithium storage performance
光化学合成具有增强锂存储性能的SnO2/TiO2复合纳米管阵列
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2016.03.041
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Peipei Zhang;Shasha Zhu;Zhishun He;Kai Wang;Huiqing Fan;Yuan Zhong;Ling Chang;Haibo Shao;Jianming Wang;Jianqing Zhang;Chu-nan Cao
  • 通讯作者:
    Chu-nan Cao
Hierarchical CoO microflower film with excellent electrochemical lithium/sodium storage performance
具有优异电化学储锂性能的多级CoO微花薄膜
  • DOI:
    10.1039/c7ta05027e
  • 发表时间:
    2017-10-21
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Chang, Ling;Wang, Kai;Wang, Jianming
  • 通讯作者:
    Wang, Jianming
Controllable fabrication of hierarchical top-converged Co3O4 nanowire array with enhanced lithium storage performance
可控制造具有增强锂存储性能的分层顶部聚合Co3O4纳米线阵列
  • DOI:
    10.1016/j.matchemphys.2017.05.063
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Materials Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Huiqing Fan;Jing Yang;Liang-ai Huang;Miaomiao Chen;Haibo Shao;Jianming Wang;Chu-nan Cao
  • 通讯作者:
    Chu-nan Cao
Hierarchically porous CoO microsphere films with enhanced lithium/sodium storage properties
具有增强锂/钠存储性能的分级多孔 CoO 微球薄膜
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2017.07.122
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Ling Chang;Kai Wang;Liang-ai Huang;Zhishun He;Haibo Shao;Jianming Wang
  • 通讯作者:
    Jianming Wang
Facile morphology controlled synthesis of nanostructured Co3O4 films on nickel foam and their pseudocapacitive performance
泡沫镍上纳米结构 Co3O4 薄膜的简易形貌控制合成及其赝电容性能
  • DOI:
    10.1039/c6ra08117g
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Huiqing Fan;Yuan Zhong;Ling Chang;Shasha Zhu;Kai Wang;Haibo Shao;Jianming Wang;Jianqing Zhang;Chu-nan Cao
  • 通讯作者:
    Chu-nan Cao

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其他文献

绿色消费态度行为缺口的研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    吴龙昌;王建明
  • 通讯作者:
    王建明

其他文献

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王建明的其他基金

提高多孔硅基微球储锂性能的光化学沉积机制研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
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          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
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          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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