Ni1-xFexOOH/掺杂g-C3N4/TiO2纳米复合材料的光电化学性能与界面反应动力学研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51602120
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0205.无机非金属基复合材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

One of the most popular research for hydrogen production with solar water splitting is the preparation of highly efficient and stable photoelectric catalysts and their interface reaction kinetics problems . Based on our previous research work, the construction of doped g-C3N4 and Ni1-xFexOOH co-modified titanium dioxide is proposed because of the drawbacks of titanium dioxide, including a slow interface reaction rate and low photoelectric conversion efficiency. A higher photoelectric conversion efficiency of the photoelectric catalyst is obtained by optimizing the preparation conditions and taking fully advantage of these merits, which includes the layered structure and special photocatalytic properties of g-C3N4, and the promoting the interfacial reaction of Ni1-xFexOOH. We will explore simultaneously the mechanism of the co-catalyst Ni1-xFexOOH and the interface reaction kinetics of the photo-generated carriers, and also quantitatively analyze the interface charge transfer rate constant of the photo-electrode. All these research are based on the feedback working mode and the in-situ monitoring system of scanning electrochemical microscopy. This project intends to solve the critical issue of a slow interface reaction rate and low photoelectric conversion efficiency of titanium dioxide. The mechanism of the charge transfer in the interface and its influencing factors would be investigated, and the associated problems between the modified materials and charge transfer in the interface of the photo-electrode would be explored. This study will provide new ideas for designing and preparing the materials with high performance, which has important guiding significance in theory.
高效、稳定光电催化剂及其界面反应动力学是目前太阳能分解水制氢领域的研究热点。基于前期研究基础,针对二氧化钛存在光电转换效率低和电极界面氧化反应速率慢等缺点,我们提出了构建掺杂g-C3N4和Ni1-xFexOOH共修饰二氧化钛的方案。利用掺杂g-C3N4的层状结构和光催化特性,以及Ni1-xFexOOH促进界面反应的优势,并通过优化工艺条件,最终获得高光电转换效率的复合型光电催化剂。借助扫描电化学显微镜原位监测电极界面反应的优势,揭示助催化剂Ni1-xFexOOH的作用机制,重点研究光生载流子在复合光阳极界面上的转移动力学过程,并定量分析复合光阳极催化界面电荷转移速率常数。本项目拟解决二氧化钛光电转换效率低和界面反应速率低等关键问题,研究光电催化界面电荷转移物理机制及其影响因素,发掘修饰剂与光电极界面电荷转移之间的关联问题,为高性能光电极材料的设计和制备提供新思路,具有重要的理论指导意义。

结项摘要

开发高效、稳定的光电催化剂,研究界面反应动力学和催化剂的作用机制一直是太阳能分解水领域的研究热点和难点,本项目制备了一系列以二氧化钛纳米棒(TiO2 NRs)为基底的复合光电极,主要包括硼掺杂氮化碳修饰二氧化钛纳米棒,金和磷掺杂氮化碳共修饰二氧化钛纳米棒,碳点和氮化碳共修饰二氧化钛纳米棒,Ni1-xFexOOH修饰二氧化钛纳米棒等复合光电极,并研究了这些复合光电极的光电催化分解水性能。作用机制研究方面,我们利用扫描电化学显微镜研究了碳点和氮化碳共修饰二氧化钛纳米棒复合光电极的光电催化活性提高的作用机制,并利用强度调制光电流谱技术研究了Ni:FeOOH增强光电催化分解水性能的作用机制。基于材料设计思路和作用机制研究,我们还拓展了研究内容,制备了石墨烯修饰镍掺杂羟基氧化铁并研究了其电催化/光电催化分解水的性能。此外还研究了助催化剂Ni:FeOOH在光电催化分解水领域的普适性。这些研究成果为构筑高性能光阳极材料和研究界面反应动力学提供了良好的设计思路和技术途径。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
Recent advances in solar cells and photo-electrochemical water splitting by scanning electrochemical microscopy
扫描电化学显微镜在太阳能电池和光电化学水分解方面的最新进展
  • DOI:
    10.3847/2041-8213/ab58d1
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers of Optoelectronics
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    iaofan zhang;man liu;weiqian kong;hongbo fan
  • 通讯作者:
    hongbo fan
RGO modified Ni doped FeOOH for enhanced electrochemical and photoelectrochemical water oxidation
RGO 改性 Ni 掺杂 FeOOH 用于增强电化学和光电化学水氧化
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2017.12.078
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    iaofan zhang;bingyan zhang;shuangshuang liu;hongwei kang;weiqian kong;shouren zhang;yan shen;baocheng yang
  • 通讯作者:
    baocheng yang
Fabrication of B doped g-C3N4/TiO2 heterojunction for efficient photoelectrochemical water oxidation
B掺杂g-C3N4/TiO2异质结的制备用于高效光电化学水氧化
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2018.06.090
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    weiqian kong;iaofan zhang;binbin chang;yannan zhou;shouren zhang;guangli he;baocheng yang;Junjie Li
  • 通讯作者:
    Junjie Li
TiO2 Nanorods Co‐decorated with Metal‐Free Carbon Materials for Boosted Photoelectrochemical Water Oxidation
TiO2 纳米棒与无金属碳材料共同修饰,用于增强光电化学水氧化
  • DOI:
    10.1002/celc.202000032
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ChemElectroChem
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    weiqian kong;iaofan zhang;binbin chang;yanzhen guo;yipeng li;shouren zhang;baocheng yang
  • 通讯作者:
    baocheng yang
N Doped Carbon Dot Modified WO3 Nanoflakes for Efficient Photoelectrochemical Water Oxidation
N掺杂碳点改性WO3纳米片用于高效光电化学水氧化
  • DOI:
    10.1002/admi.201801653
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Materials Interfaces
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    weiqian kong;iaofan zhang;shuangshuang liu;yannan zhou;binbin chang;shouren zhang;hongbo fan;baocheng yang
  • 通讯作者:
    baocheng yang

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其他文献

双色双光子阿秒干涉光谱的程函近似模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    屠倩;陈友龙;刘凯;王凤;张晓凡;杨溢;唐富明;廖青
  • 通讯作者:
    廖青
双色双光子阿秒干涉光谱的程函近似模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    屠倩;陈友龙;刘凯;王凤;张晓凡;杨溢;唐富明;廖青
  • 通讯作者:
    廖青

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

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          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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