单原子催化耦合低温等离子体活化固氮的基础研究
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
哈柏法是目前主流的人工固氮技术,但面临着反应条件苛刻(高温、高压)、能耗巨大(占世界年能耗1-2%)、污染严重等问题。因而,发展可替代的常温、常压的可持续固氮体系成为研究热点。近年来,电催化合成氨技术凭借着灵活便捷、反应条件适宜等特性,受到广泛关注,但如何高效活化氮氮三键,解决析氢反应对合成氨效率的制约等难题,亟待解决。为此,项目首次提出单原子催化耦合低温等离子体活化的固氮体系:以空间三维材料为载体,基于配位环境的调控,构筑优化的金属单原子位点,提高单原子催化剂的稳定性和活性;利用原位检测技术和密度泛函理论揭示催化体系的构效关系;并进一步提出将射流低温等离子体与单原子催化剂相耦合,利用富含高活性粒子的等离子体体系解决析氢反应的制约问题,同时实现二次固氮。该设想可利用间歇性、地域性的可再生能源电力供给,所得研究结果最终可为实现高效、低能耗的分布式固氮提供理论指导和实验支持。
英文摘要
Although Harber-Bosch process is the mainstream artificial nitrogen fixation technology at present, it still encounters many problems such as harsh reaction conditions (high temperature and pressure), huge energy consumption (1~2% of the global annual energy consumption) and serious environmental pollution. Therefore, the development of sustainable nitrogen fixation technologies at mild conditions to substitute the conventional Harber-Bosch process gradually emerges as the research hotspot. With the merits of flexibility, convenience and appropriate reaction conditions, electrocatalytic synthesis of ammonia attracts widespread attentions. However, how to efficiently activate the Nitrogen-Nitrogen triple bond and solve the constraints of hydrogen evolution reaction on the efficiency of ammonia synthesis, etc. are urgent to be addressed. Hence, single atom catalysis coupling with low temperature plasma activation is innovatively proposed for nitrogen fixation. Based on the regulation of coordination environment, the sites of single metal atom are optimized on a three-dimensional substrate to improve the stability and activity of the catalysts. In-situ measurement technologies and density function theory calculation are used to reveal the structure-activity relationship of the catalytic system. Additionally, we further propose to couple low temperature jet plasma with single atom catalyst. The high reactive plasma environment can provide an effective solution to overcome the limits caused by hydrogen evolution reaction, while realize a secondary nitrogen fixation simultaneously.Eventually, the proposed conception can directly utilize intermittent and regional renewable energy power supply, while the obtained research results can effectively provide the theoretical guidance and experimental support for the distributed nitrogen fixation with high-efficiency and low energy consumption.
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
Highly efficient nitrogen fixation enabled by an atmospheric pressure rotating gliding arc
大气压旋转滑翔弧实现高效固氮
DOI:10.1002/ppap.202000200
发表时间:2021-04
期刊:Plasma Processes and Polymers
影响因子:3.5
作者:Hang Chen;Angjian Wu;Stéphanie Mathieu;Peihan Gao;Xiaodong Li;Bo Z. Xu;Jianhua Yan;Xin Tu
通讯作者:Xin Tu
DOI:10.1021/acssuschemeng.2c01778
发表时间:2022-05
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
影响因子:--
作者:Hao Zhang;Qinhuai Tan;Qun-xing Huang;Kaiyi Wang;X. Tu;X. Zhao;Chunfei Wu;Jian-hua Yan;
通讯作者:Hao Zhang;Qinhuai Tan;Qun-xing Huang;Kaiyi Wang;X. Tu;X. Zhao;Chunfei Wu;Jian-hua Yan;
DOI:10.1039/d1cy01442k
发表时间:2021
期刊:Catalysis Science & Technology
影响因子:5
作者:Jieying Wan;Jiageng Zheng;Hao Zhang;Angjian Wu;Xiaodong Li
通讯作者:Xiaodong Li
Plasma-Engraved Co2N Nanostructures toward High-Performance Alkaline Hydrogen Evolution.
等离子体雕刻 Co2N 纳米结构实现高性能碱性析氢。
DOI:10.1021/acsami.1c01698
发表时间:2021-04
期刊:ACS applied materials & interfaces
影响因子:9.5
作者:Jiageng Zheng;Aoni Xu;Angjian Wu;Xiaodong Li
通讯作者:Xiaodong Li
DOI:10.1021/jacsau.3c00087
发表时间:2023-05-22
期刊:JACS AU
影响因子:8
作者:Zheng, Jiageng;Zhang, Hao;Lv, Jiabao;Zhang, Meng;Wan, Jieying;Gerrits, Nick;Wu, Angjian;Lan, Bingru;Wang, Weitao;Wang, Shuangyin;Tu, Xin;Bogaerts, Annemie;Li, Xiaodong
通讯作者:Li, Xiaodong
基于巯基-spacer-酸结构的多功能界面调控单体在牙本质粘接中作用和机制研究
- 批准号:32371380
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:李晓东
- 依托单位:
纯钛表面形貌依赖性抑菌、促进成骨作用的机制及其在种植体骨整合修复中的作用研究
- 批准号:31670971
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:李晓东
- 依托单位:
磁旋滑动弧温等离子体裂解生活垃圾气化焦油的基础研究
- 批准号:51576174
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:75.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:李晓东
- 依托单位:
温敏成骨活性水凝胶的设计、构建及其在口腔种植骨增量中的作用研究
- 批准号:51173163
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:李晓东
- 依托单位:
协同驱动旋转滑动弧低温等离子体促进甲烷重整制氢基础研究
- 批准号:51076142
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:38.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:李晓东
- 依托单位:
牙种植体表面仿细胞外基质活性涂层的设计、构建及其生物学评价
- 批准号:50803055
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:李晓东
- 依托单位:
二恶英与不完全燃烧产物的关联机理及其实时检测新方法
- 批准号:50576082
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:李晓东
- 依托单位:
气液两相流滑动弧等离子体消解高浓度有机废水机理研究
- 批准号:50476058
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:李晓东
- 依托单位:
国内基金
海外基金















{{item.name}}会员


