表面活性剂调控的银/卤化银纳米结构的可控构筑及其选择性光催化性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21673253
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0204.胶体与界面化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Currently, environmental problems associated with organic pollutants have become one of the most overwhelming issues that limit the sustainable development of our society. Photocatalytic degradation of organic pollutants by visible-light-driven photocatalysts has been recognized as one of the most promising protocols to address these challenges, where plasmonic photocatalysts have been attracting increasing interest. Among these, Ag/AgX-based (X= Cl, Br, I) plasmonic photocatalysts have gained particular attention. Recently, we demonstrated that high-performance Ag/AgX photocatalysts could be facilely fabricated via surfactant-assisted fabrication, where traditional single-head single-chain surfactants were used as halide source and regulator for controllable fabrication. In these cases, the investigations focus on the enhancement of catalytic performances, while those focusing on the selective catalytic behaviors have only been met with limited success, although an exploration on this subject will provide new opportunities for a highly efficient photo-elimination of specific target substrates, which is strongly desired to match the requirements of future environmental issues. ..To meet this formidable challenge, we herein propose an original protocol for a controllable fabrication of Ag/AgX of tunable external morphology and internal structure, which might confer Ag/AgX with selective photocatalytic capability towards specific substrates. In our new protocol, instead of using conventional single-head single-chain surfactants, surfactants of distinct configurations, such as single-head double-chain surfactants, single-head multiple-chain surfactants of different hydrophobic tails, and bola-surfactants of different spacers, will be employed to realize a controllable fabrication of more flexibilities and diversities. The effects of surfactant structure, silver sources, and fabrication medium etc. on Ag/AgX morphology and structure will be disclosed. More significantly, we will pay our great attention on the fundamental scientific events of such new-type plasmonic photocatalytic systems, including the electron/energy transfer/transport principles during their selective photocatalytic performances, the correlation between the surface electronic structure, lattice structure, and bandgap structure of Ag/AgCl and their selective photocatalytic performances, the scientific nature of such selective photocatalytic performances and their requirements towards the substrate molecules, etc. This investigation will provide deep scientific insights into the underlying correlations between the fabrication protocol, the Ag/AgX morphology and structure, and their selective photocatalytic behaviors, which will endow us with new opportunities for the innovative development of Ag/AgX-based photocatalysts of strong selective catalytic capability. Our proposal is an important subject of sufficient originality, novelty and creativity worth of support.
本项目拟以表面活性剂调控的构筑技术为手段,以对离子为卤素离子、具有不同疏水尾链长度的单头双尾型、单头多尾型,或具有不同间隔基长度的Bola型表面活性剂等为调控剂和卤源,来实现银/卤化银 (Ag/AgX, X=Cl, Br, I) 纳米结构的可控构筑,研究其对有机污染物的选择性光催化降解性能。将重点关注Ag/AgX的可控构筑规律、其选择性光催化过程中电子/能量的转移/传输规律,其表面电子结构、晶格结构、能带结构与选择性光催化性能的科学关联,其选择性催化的本质及对底物分子的要求等科学问题。该研究将有助于揭示表面活性剂的结构——Ag/AgX的内在结构、表观形貌——选择性光催化性能等的内在关系,为理性设计与可控构筑具有优良靶向性光催化性能的高效表面等离子体光催化剂,提供科学依据与技术支持,具有重要的科学与实践意义,是一个具有很强原创性和颇具特色的构思。

结项摘要

按照计划书所拟定内容和目标,本课题旨在使用具有不同分子结构的对离子为卤素的表面活性剂为调控剂和反应剂,来实现基于Ag/AgX (X=Cl, Br, I)的表面等离子体光催化剂的可控构筑及性能调控。执行期间,我们基于Bola-型、Gemini-型、单头多尾型等表面活性剂调控的方法,实现了零维、一维和二维Ag/AgX材料的可控合成、探究了其催化性能,并从表面电子结构、晶体结构、复合等所引起的光生电子与空穴的分离/传输能力层面,诠释了其构效关系。进一步,以具有二维结构特征的氧化石墨烯(GO)为表面活性剂模板或铰链剂,构筑了超细Ag或Ag/AgX颗粒、Au纳米片、Ag/AgBr/石墨粉等与GO的复合材料,探究了其催化性能的构效关系。此外,我们还对基于铂的复合催化材料进行了研究。.. 主要进展如下:采用具有不同疏水尾链长度的含碘对阴离子的单头四尾型表面活性剂,构筑了片状和截角十二面体状AgI基材料,鉴于其特殊形貌所赋予其良好的光生电子与空穴的分离能力,后者表现出了明显增强的催化活性和优良的稳定性;采用Bola-型和单头单尾型表面活性,实现了类立方体块状和类球状Ag/AgCl的合成,前者表现出了更为优良的催化活性,其富含的高指数晶面所赋予其良好的光生电子与空穴的分离/传输能力对此发挥了重要作用;基于gemini-型、单头双尾型、bola-型以及带pi体系疏水尾链型表面活性剂实现了零维、一维和二维AgBr或AgI基微纳米结构的可控合成;平面型GO发挥类似于表面活性剂的作用,通过光照法合成了具有优良催化活性的超细Ag颗粒/GO复合物,并以此为前驱体通过部分氧化——卤化得到了高性能超细Ag/AgX/GO光催化材料;在经典表面活性剂的辅助下以GO为铰链剂构筑了具有优良催化活性的Ag/AgBr/GO/石墨多元复合材料;在GO的辅助下获得了表现出双阶段催化性能的Au纳米片/GO复合材料;基于卟啉纳米球的自催化铂金属化获得了具有优良可循环性的Pt/卟啉复合催化材料。.. 该研究为银基纳米材料的可控构筑提供了简单便捷、廉价易操作的手段,从电子转移层面揭示了该类材料催化性能的构效关系,也为发展其他贵金属基功能材料提供了契机。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sheetlike gold nanostructures/graphene oxide composites via a one-pot green fabrication protocol and their interesting two-stage catalytic behaviors
通过一锅绿色制造方案制备片状金纳米结构/氧化石墨烯复合材料及其有趣的两阶段催化行为
  • DOI:
    10.1039/c7ra11188f
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Geng, Guangwei;Chen, Penglei;Liu, Minghua
  • 通讯作者:
    Liu, Minghua
All-covalently-implanted FETs with ultrahigh solvent resistibility and exceptional electrical stability, and their applications for liver cancer biomarker detection
具有超高耐溶剂性和出色电稳定性的全共价注入 FET 及其在肝癌生物标志物检测中的应用
  • DOI:
    10.1039/d0tc01385d
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Congcong;Cheng Shanshan;Si Ke;Wang Nannan;Wang Yong;Chen Penglei;Dong Huanli;Hu Wenping
  • 通讯作者:
    Hu Wenping
High-performance natural-sunlight-driven Ag/AgCl photocatalysts with a cube-like morphology and blunt edges via a bola-type surfactant-assisted synthesis
通过波拉型表面活性剂辅助合成,具有立方体形态和钝边缘的高性能自然阳光驱动的 Ag/AgCl 光催化剂
  • DOI:
    10.1039/c9cp05273a
  • 发表时间:
    2020-02-21
  • 期刊:
    PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Wang, Nannan;Cheng, Ke;Liu, Minghua
  • 通讯作者:
    Liu, Minghua
Shape-Controlled Metal-Free Catalysts: Facet-Sensitive Catalytic Activity Induced by the Arrangement Pattern of Noncovalent Supramolecular Chains
形状控制的无金属催化剂:非共价超分子链的排列模式诱导的面敏感催化活性
  • DOI:
    10.1021/acsnano.7b01427
  • 发表时间:
    2017-05-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Geng, Guangwei;Chen, Penglei;Hu, Wenping
  • 通讯作者:
    Hu, Wenping
Highly efficient visible-light-driven plasmonic photocatalysts based on graphene oxide mediated hybridization of graphite and Ag/AgBr
基于氧化石墨烯介导的石墨和Ag/AgBr杂化的高效可见光驱动等离子体光催化剂
  • DOI:
    10.1039/c6ra27462e
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Geng, Guangwei;Guan, Bo;Liu, Minghua
  • 通讯作者:
    Liu, Minghua

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其他文献

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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
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          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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