层状金属氧化物NaM1-yNyO2 (0<y<1,M,N=Fe,Co,Ni) 纳米晶的制备及性能研究

批准号:
61874014
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
雷鸣
依托单位:
学科分类:
F0401.半导体材料
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
林森、梁策、王浩、王青敏、刘峻琛、赵晓彤、于亚民、王茹玥
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中文摘要
本项目拟采用溶胶-凝胶法和固相合成法,控制合成NaM1-yNyO2 (0<y<1, M,N = Fe,Co,Ni) 纳米晶体,并全面表征此类纳米晶体的结构、化学组分、氧还原与氧析出反应活性。研究不同价态金属阳离子在晶格结构中的分布行为,获得纳米晶体的金属阳离子比例、微观结构特性与其氧电极双效电催化活性之间的内在规律,确定具有最佳氧还原与氧析出反应活性的纳米晶体。进一步优化钠离子析出工艺,制备多种Na1-xM1-yNyO2(0<x<1)纳米晶体,并全面表征此类材料的化学组分、尺寸、形貌、比表面积、氧还原与氧析出反应活性。通过第一性原理计算确定各种Na1-xM1-yNyO2纳米晶体的电子能带分布情况,观察Na离子析出前后该类氧化物电子能带的变化规律。将实验和理论结合,揭示此类纳米晶体的双效催化反应机理,为未来寻找新的双效氧电极催化剂提供理论支持。
英文摘要
We will develop sol-gel and solid phase synthesis route, respectively, to controllable synthesis of NaM1-yNyO2 (0<y<1, M,N = Fe,Co,Ni) nanocrystals, and further characterize the structure, chemical composition, ORR and OER activity of the nanocrystals in detail. We will study on the distribution behavior of different valence metal cations in the lattice structure, and the intrinsic regularity between the ratio of metal cations, microstructure characteristics and the double effect electrocatalytic activity of oxygen electrode in nanocrystals, finally determining nanocrystals with the best reactivity of ORR and OER. We will further optimize sodium ion precipitation technology to fabricate various Na1-xM1-yNyO2 (0<x<1) nanocrystals, and characterize the chemical composition, size, morphology, specific surface area, ORR and OER activity of the crystals. We will determine the electronic band distribution of all kinds of Na1-xM1-yNyO2 nanocrystals by first principles calculation, and observe the change rule of the electronic energy band before and after the precipitation of Na ions. Combining the experiment and theory, we can reveal the mechanism of the double effect reaction of such nanocrystals, and provide theoretical support for finding new double effect oxygen electrode catalysts in the future.
考虑到过渡金属Fe、Co、Ni不同价态阳离子可作为氧还原与氧析出的催化活性中心,以及由于Na离子的析出会导致金属离子价态向更高的价态靠近,从而导致这类材料具有更高的催化活性。本项目通过采用溶胶-凝胶法和固相合成法,可控合成出NaM1-yNyO2 (0<y<1, M, N = Fe, Co, Ni) 系列纳米晶体,并全面表征了此类纳米晶体的结构、化学组分、氧还原与氧析出反应活性。通过研究不同价态金属阳离子在晶格结构中的分布行为,获得了纳米晶体的金属阳离子比例、微观结构特性与其氧电极双效电催化活性之间的内在规律,确定了具有最佳氧还原与氧析出反应活性的纳米晶体。通过进一步优化钠离子析出工艺,制备多种Na1-xM1-yNyO2(0<x<1)纳米晶体,并全面表征此类材料的化学组分、尺寸、形貌、比表面积、氧还原与氧析出反应活性。通过第一性原理计算确定了各种Na1-xM1-yNyO2纳米晶体的电子能带分布情况,观察到Na离子析出前后该类氧化物电子能带的变化规律。最终将实验和理论相结合,揭示了此类纳米晶体的双效催化反应机理,为未来寻找新的双效氧电极催化剂提供实验与理论上的支持。
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
Efficient exfoliation method of sodium-ruthenium composites for acid water oxidation
用于酸性水氧化的钠钌复合材料的高效剥离方法
DOI:10.1007/s42114-022-00521-3
发表时间:2022-07
期刊:Advanced Composites and Hybrid Materials
影响因子:20.1
作者:Xuchao Pan;Wei Du;Xiaotong Zhao;Geng Chang;Zebi Zhao;Chunlei Li;Ming Lei
通讯作者:Ming Lei
NiPS3 quantum sheets modified nitrogen-doped mesoporous carbon with boosted bifunctional oxygen electrocatalytic performance
NiPS3量子片改性氮掺杂介孔碳具有增强的双功能氧电催化性能
DOI:10.1016/j.jmst.2020.04.065
发表时间:2021-02-01
期刊:JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE & TECHNOLOGY
影响因子:10.9
作者:Huang, Kai;Xu, Yuyang;Wu, Hui
通讯作者:Wu, Hui
Effects of organic solvents on morphologies, photoluminescence, and photocatalytic properties of ZnO nanostructures
有机溶剂对ZnO纳米结构形貌、光致发光和光催化性能的影响
DOI:10.1049/mnl.2018.5289
发表时间:2019
期刊:Micro & Nano Letters
影响因子:1.3
作者:Liang Ce;He Xian;Cai Zhiwei;Chang Gang;Lin Sen;Hao Yanan;Du Yinxiao;Fan Dongyu;Wang Yonggang;Bi Ke;Lei Ming
通讯作者:Lei Ming
In-situ Joule-heating drives rapid and on-demand catalytic VOCs removal with ultralow energy consumption
原位焦耳加热以超低能耗驱动快速、按需催化 VOC 去除
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107725
发表时间:2022
期刊:Nano Energy
影响因子:17.6
作者:Peng Du;Ruyue Wang;Bohan Deng;Xian He;Yuanzheng Long;Cheng Yang;Zhiwei Wang;Binghui Ge;Kai Huang;Ru Zhang;Ming Lei;Hui Wu
通讯作者:Hui Wu
Wet-milling synthesis of immobilized Pt/Ir nanoclusters as promising heterogeneous catalysts
湿磨合成固定化 Pt/Ir 纳米团簇作为有前景的多相催化剂
DOI:10.1007/s12274-021-3963-1
发表时间:2021
期刊:Nano Research
影响因子:9.9
作者:Peng Du;Kai Huang;Xiaoyuan Fan;Jingteng Ma;Naveed Hussain;Ruyue Wang;Bohan Deng;Binghui Ge;Hailian Tang;Ruoyu Zhang;Ming Lei;Hui Wu
通讯作者:Hui Wu
四元尖晶石型纳米晶体MCoxMn2-xO4 (0<x<2,M= Cu、Zn、Mg)的制备与性能研究
- 批准号:61574020
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:68.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:雷鸣
- 依托单位:
低维二氧化铈/石墨烯异质纳米结构的合成与特性研究
- 批准号:61376018
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:100.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:雷鸣
- 依托单位:
一维组分可调镓酸锌纳米结构的制备及其光电性能的研究
- 批准号:51102019
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:雷鸣
- 依托单位:
国内基金
海外基金
