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非化学计量过渡金属氧化物及其衍生物的制备及催化性能研究

批准号:
21871005
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
耿保友
依托单位:
学科分类:
团簇与纳米化学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙红霞、黄匡富、郁梦康、孙奕璇、董若浩、李文

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
过渡金属氧化物及其衍生物在电催化以及能量存储领域具有广阔的应用前景,已经引起了广泛关注,尤其是非化学计量过渡金属氧化物因其特殊的结构经常表现出优异的催化活性,具有更为重要的研究价值。在前期研究基础上,本项目拟采用喷雾热解法为制备方法,以过渡金属盐为原料,通过元素掺杂、气氛控制和煅烧工艺等手段获得非化学计量过渡金属氧化物及其衍生物。项目将系统研究热解温度、气氛、煅烧温度以及原料配比等工艺条件对材料组分和活性元素氧化态的影响,实现对活性元素平均氧化态的调控。在材料制备基础上,开展过渡金属氧化物及其衍生物电化学性能基础研究,从电子层面研究并解释活性元素氧化态与催化活性的关系,获得组分-电子结构-性质之间的关联性认识。此外,结合制备方法本身易量产的特点,将所得的材料加工成相应的电化学器件进行性能评价,筛选出一些性能优异的电极材料。因此,本项目的研究具有重要的理论意义和潜在应价值。
英文摘要
Transition metal oxides and their derivatives have attracted extensive attention due to their potential application in the fields of electrocatalysis and energy storage. Especially, the non-stoichiometric transition metal oxides often present excellent catalytic activity because of its special structure and have a more important research value. Based on the previous research, this project aims to fabricate non-stoichiometric transition metal oxides and its derivatives through spray pyrolysis as main method and transition metal salt as raw material. Non-stoichiometric transition metal oxides and their derivatives will be obtained by means of element doping, atmosphere control and calcining process. In this project, we will systematically study the influence of pyrolysis temperature, atmosphere, calcining temperature and the ratio of raw material on the composition of material and active element oxidation state, so as to accomplish the regulation of the oxidation state on active element. Based on the preparation, the project will conduct the basic research on electrochemical performance of the obtained materials to explain the relationship between oxidation state of active elements and catalytic performance from the level of electron, and then get the connection among components, electronic structure and properties. In addition, based on the high yield of the preparation method, the obtained materials will be manufactured into corresponding electrochemical devices for performance estimation and some excellent electrode materials will be filtered out. Therefore, the research of this project is significant both in theory and practice.
过渡金属氧化物及其衍生物在电催化以及能量存储领域具有广阔的应用前景,非化学计量过渡金属氧化物因其特殊的结构经常表现出优异的催化活性,具有更为重要的研究价值。项目围绕非化学计量过渡金属氧化物及其衍生物的制备及催化性能研究展开了系列研究。主要研究内容包括:.1.采用喷雾热解法制备了一系列过渡金属氧化物及其衍生物。系统探索了材料制备条件,对喷雾热解过程中混合氧化态的形成机理进行了探究,实现了材料的组分和元素氧化态的调控。.2.研究了工艺参数对材料形貌、元素氧化态的影响。实现了前驱物氧化深度的调控,并对产物的微观形貌进行优化,探索了组分变化对化合态的影响。.3.进行了材料的性能研究和应用探索。研究了产品催化性能,筛选出一批性能优异的催化材料。.4.研究了组分-电子态-性质关系。结合电子态的表征和理论模拟从氧化态调控、轨道能量等微观层面认识金属氧化物的组分-电子态-性能之间的关系。.在该项目经费的资助下,课题组在电催化以及能源材料领域取得了一系列研究成果,共发表学术论文24篇,申请发明专利4项,授权专利6项,并培养了一批研究生和本科生。
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
Hexamethylenetetramine induced multidimensional defects in Co2P nanosheets for efficient alkaline hydrogen evolution
六亚甲基四胺在 Co2P 纳米片中诱导多维缺陷,以实现高效的碱性析氢
DOI: --
发表时间: 2022
期刊: Chem. Commun.
影响因子: --
作者: [Tingjuan Wang, Chao Wang, Yaoyao Ni, Yan Zhou, Baoyou Geng]
通讯作者: Baoyou Geng
DOI: 10.1016/j.jcis.2022.08.069
发表时间: 2022-08
期刊: Journal of colloid and interface science
影响因子: 9.9
作者: [Chao Wang;W. Li;A. Kistanov;Harishchandra Singh;Y. Kayser;Wei Cao;B. Geng]
通讯作者: Chao Wang;W. Li;A. Kistanov;Harishchandra Singh;Y. Kayser;Wei Cao;B. Geng
Hollow porous carbon spheres doped with a low content of Co3O4 as anode materials for high performance lithium-ion batteries
低含量Co3O4掺杂的空心多孔碳球作为高性能锂离子电池负极材料
DOI: 10.1016/j.electacta.2019.06.027
发表时间: 2019-09-10
期刊: ELECTROCHIMICA ACTA
影响因子: 6.6
作者: [Yu, Mengkang, Sun, Yixuan, Geng, Baoyou]
通讯作者: Geng, Baoyou
DOI: 10.1021/acsanm.0c00906
发表时间: 2020-05
期刊:
影响因子: --
作者: [Chao Wang;Xiaodan Wang;F. Lai;Zheng Liu;Ruohao Dong;Wen Li;Hongxia Sun;B. Geng]
通讯作者: Chao Wang;Xiaodan Wang;F. Lai;Zheng Liu;Ruohao Dong;Wen Li;Hongxia Sun;B. Geng
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    分散特性可控的负载型贵金属催化剂的合成及催化加氢性能和机制研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      耿保友
    • 依托单位:
    气溶胶喷雾辅助合成复杂介孔金属氧化物电极材料及其性能研究
    • 批准号:
      21471006
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      90.0万元
    • 批准年份:
      2014
    • 负责人:
      耿保友
    • 依托单位:
    Yolk-shell纳米结构的设计、合成及其催化性能研究
    • 批准号:
      21271009
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      80.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      耿保友
    • 依托单位:
    金属/磁性氧化物双功能复合纳米管的制备及生物医学应用
    • 批准号:
      20971003
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      35.0万元
    • 批准年份:
      2009
    • 负责人:
      耿保友
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金