卤素调控原子尺度卤化氧铋材料的构筑及其增强光催化CO2还原研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676128
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 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

Photocatalytic reduction of CO2 into carbon-containing fuels is an effective way to realize the solar energy conversion and storage, which has arouse more and more attentions in addressing energy and environmental issues. In this project, long carbon chain alkyl quaternary ammonium, pyridine, imidazole and other organic halides are employed to construct functional reactive halogen ionic liquids. The cations of these special ionic liquids have surfactant function and the anions have the controlled release ability of halogen. Atomically-thick bismuth oxyhalide materials are controlled prepared by using ionic liquids as surfactant and halogen source. Through precisely adjustment of different pH values or calcination temperatures, the halogens in the obtained atomically-thick bismuth oxyhalide materials are further removed to achieve the atomically-thick dehalogenation bismuth oxyhalide materials with different halogen content. Such materials have a controlled bandgap, adjustable band edge, high electron-hole separation efficiency and other characteristics, achieving high efficiency and high selectivity photocatalytic reduction of CO2. The intrinsic relationships between the composition, structure, surface characteristic of the materials and photoreduction activity, selectivity will be explored. The photocatalytic reduction process of CO2 will be studied by in situ spectroscopy and theoretical calculation, along with the photocatalytic mechanism may be revealed.
光催化CO2还原是实现太阳能转换与能量存储的有效途径之一,在解决能源与环境问题方面受到越来越多的关注。本课题拟采用长碳链烷基季铵、吡啶、咪唑等有机物与卤化物构筑功能化可反应卤素离子液体。该类离子液体阳离子具有表面活性功能,阴离子具有卤素控制释放功能,以其为源可控制备原子级厚卤化氧铋材料。通过溶液pH调控或梯度热处理策略,实现原子级厚卤化氧铋材料卤素精确裁剪脱除,制得卤素含量和能带可调原子级厚卤化氧铋材料。该类材料具有可调控的带宽和带边位置,以及高电子空穴分离效率等特点,能实现光催化CO2转化过程催化活性和产物选择性的双重提升。系统研究卤素可调原子级厚卤化氧铋材料的组成、结构、表面性质与光催化还原CO2的活性,还原产物选择性之间的内在关系。通过原位谱学及理论计算方法研究光催化过程中CO2还原转化的途径和影响因素,总结归纳出可能的光催化还原机理。

结项摘要

本课题研究主要围绕卤素调控原子尺度卤氧铋材料的构筑及其增强光催化CO2还原性能研究。主要运用表面缺陷、单原子掺杂、形貌调控和异质结构建等策略来设计光催化材料。已成功制备出单原子Co掺杂单晶胞Bi3O4Br、富氧缺陷双层Bi12O17Cl2纳米管、Bi4O5I2中空纳米管、碳聚合物点/PbBiO2Br复合材料、富“Bi-O”缺陷的Bi2MoO6超薄纳米片、不同官能团修饰的黑磷纳米片。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和比表面积测试(BET)等表征手段对所制备材料的结构与形貌进行了表征,并对其进行光催化性能探究。实验结果表明,所制备的单原子Co掺杂单晶胞Bi3O4Br、富氧缺陷双层Bi12O17Cl2纳米管、碳聚合物点/PbBiO2Br复合材料展现出较好的光催化CO2还原性能;此外,表面富“Bi-O”缺陷的Bi2MoO6超薄纳米片相比于少缺陷的Bi2MoO6材料展现出显著增强的光催化CO2还原性能;相比于单层黑磷(BP)纳米片及-NH2和-F修饰的黑磷纳米片,羟基修饰的黑磷纳米片具有出色的光催化CO2还原活性和稳定性。本课题通过采用多种调控策略,成功实现了高光催化性能的卤氧铋及其复合光催化剂的设计与可控制备。研究了不同策略制备的光催化剂的活性机理,并结合材料的结构与光催化活性结果,阐述了材料的构效关系。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Isolated single atom cobalt in Bi3O4Br atomic layers to trigger efficient CO2 photoreduction
Bi3O4Br 原子层中孤立的单原子钴可触发高效的 CO2 光还原
  • DOI:
    10.1038/s41467-019-10392-w
  • 发表时间:
    2019-06-28
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Di, Jun;Chen, Chao;Liu, Zheng
  • 通讯作者:
    Liu, Zheng
Bismuth Vacancy-Tuned Bismuth Oxybromide Ultrathin Nanosheets toward Photocatalytic CO2 Reduction
铋空位调节的溴氧化铋超薄纳米片用于光催化二氧化碳还原
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b08109
  • 发表时间:
    2019-08-28
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Di, Jun;Chen, Chao;Liu, Zheng
  • 通讯作者:
    Liu, Zheng
Controllable synthesis of FeWO4/BiOBr in reactive ionic liquid with effective charge separation towards photocatalytic pollutant removal
在反应性离子液体中可控合成 FeWO4/BiOBr,并通过有效电荷分离实现光催化污染物去除
  • DOI:
    10.1007/s11164-018-3610-y
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Research on Chemical Intermediates
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Zhang Yi;Di Jun;Tong Wei;Chen Xiaoliu;Zhao Junze;Ding Penghui;Yin Sheng;Xia Jiexiang;Li Huaming
  • 通讯作者:
    Li Huaming
Sacrificing ionic liquid-assisted anchoring of carbonized polymer dots on perovskite-like PbBiO2Br for robust CO2 photoreduction
牺牲离子液体辅助的碳化聚合物点在类钙钛矿 PbBiO2Br 上的锚定,以实现强大的 CO2 光还原
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2019.04.068
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Bin;Di Jun;Lu Lei;Yan Shicheng;Liu Gaopeng;Ye Yuzhen;Li Haitao;Zhu Wenshuai;Li Huaming;Xia Jiexiang
  • 通讯作者:
    Xia Jiexiang
Solar-light-driven rapid water disinfection by ultrathin magnesium titanate/carbon nitride hybrid photocatalyst: Band structure analysis and role of reactive oxygen species
超薄钛酸镁/氮化碳混合光催化剂太阳能光驱动的快速水消毒:能带结构分析和活性氧的作用
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2019.117898
  • 发表时间:
    2019-11-15
  • 期刊:
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENT AND ENERGY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiang, Zhifeng;Wang, Bo;Wong, Po Keung
  • 通讯作者:
    Wong, Po Keung

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其他文献

无机-有机杂多盐[Bmim]_5PMo_(10)V_2O_(40)的制备及电催化性能
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    钱静
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    闫永胜;王良;马春宏;李华明
  • 通讯作者:
    李华明
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高校化学工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李华明;金红茂;潘志彦;林函;林春绵;邹霞;周红艺
  • 通讯作者:
    周红艺
反相乳液聚合制备阳离子型高分子絮凝剂P(DMC-AM)
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    化工进展
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  • 作者:
    常庆伟;钟宏;李华明;李海普
  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    傅智慧;俞洁;李华明
  • 通讯作者:
    李华明

其他文献

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李华明的其他基金

多孔半金属氮化碳材料结构调控及其选择性光催化还原CO2制备甲烷研究
  • 批准号:
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    2020
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单层或少层卤氧化物光催化材料的构建及其降解抗生素废水研究
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    21476098
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  • 批准年份:
    2011
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    58.0 万元
  • 项目类别:
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石墨型氮化碳负载金属基离子液体光催化氧化燃油脱硫研究
  • 批准号:
    21076099
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
仿酶型离子液体的设计及其在燃油深度脱硫中的研究
  • 批准号:
    20876071
  • 批准年份:
    2008
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离子液体萃取/催化氧化耦合脱除汽油中有机硫的研究
  • 批准号:
    20676057
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
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    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

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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