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非贵金属催化甲酸制氢及催化材料设计
结题报告
批准号:
21972024
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
曹勇
依托单位:
学科分类:
催化化学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹勇
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中文摘要
甲酸作为安全无毒、来源广泛且价廉易得的可再生能源载体,其催化制氢有望在未来氢能储运中发挥重要作用。针对当前甲酸体系实际有效储氢量偏低、大多依赖传统贵金属催化剂且易受痕量副产CO毒化等问题,通过低成本、高性能非贵金属催化剂的设计,实现高浓度甲酸为氢源的制氢,特别是针对无水甲酸,实现其有效制氢,对于实现甲酸作为储氢介质的高效利用及发展和完善经济、高效的储运氢新技术至关重要。本项目拟着眼以甲酸分解制氢高效耐用非贵金属氮碳基催化剂的创制与科学制备,探究不同非贵金属及活性中心在甲酸制氢中作用本质和协同机制;借助表面科学揭示金属-载体表界面的微观结构及电子特性,结合动态谱学表征与量化计算,探究活性组分元素、结构、反应条件等对活性及选择性的精细调控和优化,重点建立无水甲酸选择制氢的可行方案;拓展并完善相关理念,为发展相应的以非贵金属氮碳基催化剂为核心的、高效制氢供氢体系提供基础数据、模型和理论指导。
英文摘要
Formic acid (FA), as a safe, non-toxic, widely sourced and cheap renewable energy carrier, is expected to play an important role in hydrogen energy storage and transportation in the future. Aiming to address the problems of low effective hydrogen storage capacity on using FA as a viable means to store energy, mostly relying on traditional noble metal catalysts and being easily poisoned by trace CO, rational design of low cost and high performance non-noble metal nitrogen-doped carbon-based catalysts capable of making effective use of high concentration FA, especially anhydrous FA, as a practical source of hydrogen, is critically important for advancing FA-based solutions for hydrogen storage and transportation. This project aims at the rational design and controllable preparation of highly efficient and durable non-noble metal catalysts for H2 production from FA, exploring the origin and synergistic roles of different non-noble metals and active centers in H2 production by FA, revealing the micro-structure and electronic characteristics of the metal-carrier surface interface by means of surface science, and exploring the elements, structures and reactions of active components for the overall performance optimization by means of combined dynamic spectroscopic characterization and computational modeling studies, with a special focus on the establishment of feasible scheme for selective H2 production from anhydrous FA; extending and consolidating the relevant concepts, with the goal to provide basic data, models and fundamental guidance for the development of corresponding high-efficiency hydrogen production system based on non-noble metal N-doped carbon-based catalysts.
期刊论文列表
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DOI:--
发表时间:2022
期刊:Chem. Commun
影响因子:--
作者:Zijian Wang;Haohao Chang;Jiang Zhang;Zehui Sun;Yulin Wu;Yongmei Liu;Yifeng Zhu;Heyong He;Yong Cao;Xinhe Bao
通讯作者:Xinhe Bao
DOI:10.1016/j.jechem.2020.02.040
发表时间:2020-10
期刊:Journal of Energy Chemistry
影响因子:13.1
作者:T. Jiang;P. Lu;Meng Xu;Jian-Dong Lin;Yongmei Liu;Yong Cao;Heyong He
通讯作者:T. Jiang;P. Lu;Meng Xu;Jian-Dong Lin;Yongmei Liu;Yong Cao;Heyong He
DOI:10.1021/acscatal.0c02847
发表时间:2020-11
期刊:ACS Catal.
影响因子:--
作者:Peng Lu;Yi Zhao;Jing Dong;Bing-Bao Mei;Xian-Long Du;Zheng Jiang;Yong-Mei Liu;He-Yong He;Yang-Dong Wang;Xue-Zhi Duan;Xing-Gui Zhou;Yong Cao
通讯作者:Yong Cao
DOI:10.1039/d1gc04734e
发表时间:2022
期刊:Green Chemistry
影响因子:9.8
作者:Yi Zhao;Kaizhi Wang;Ze-Hui Sun;Qi Zhang;Zixie Wang;Yongmei Liu;Heyong He;Yong Cao
通讯作者:Yi Zhao;Kaizhi Wang;Ze-Hui Sun;Qi Zhang;Zixie Wang;Yongmei Liu;Heyong He;Yong Cao
DOI:--
发表时间:2023
期刊:Green Chem.
影响因子:--
作者:Zehui Sun;Mugeng Chen;Kaizhi Wang;Chen Chen;Jiachen Fei;Wendi Guo;Conglin Zhu;Heyong He;Yongmei Liu;Yong Cao
通讯作者:Yong Cao
催化串联原位过氧化氢液相环氧化/双羟化乙烯研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
生物基多羧酸多相催化脱羧制甲基丙烯酸
  • 批准号:
    21773033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
基于分子氧还原活化的甲烷低温直接催化转化
  • 批准号:
    91545108
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    77.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
5-羟甲基糠醛选择转化制可再生对二甲苯的多相催化研究
  • 批准号:
    21473035
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
基于纳米金催化甲酸分解的高选择性低温制氢反应研究
  • 批准号:
    21273044
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
纳米金催化CO/H2O选择还原不饱和羰基化合物的研究
  • 批准号:
    21073042
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    37.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
镓氧化物载金纳米体系催化的醇液相选择氧化研究
  • 批准号:
    20873026
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
核-壳式纳米复合催化剂的设计合成及其分子识别催化性能研究
  • 批准号:
    20473021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
新型金属/有机杂化催化剂的设计及直接法制H2O2研究
  • 批准号:
    20203003
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    曹勇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金