光热效应影响下的稀土掺杂氟钇钠/氧化钨异质结近红外-等离激元共振能量传递机制及其光催化性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11874101
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    曹保胜
  • 依托单位：
    大连民族大学
  • 学科分类：
    A2207.光谱学与固体发光
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The tunable surface plasmon resonance (SPR) effect and the remarkable photothermal effect of tungsten oxide semiconductor are expected to be applied in the field of rare earth upconversion luminescence (UCL) enhancement and photocatalysis. In this project, we aim to study the efficient UCL and photocatalytic properties of NaYF4:Er3+,Nd3+,Yb3+/W18O49 heterojunction. The synthesis and optimization of heterojunction will be carried out to achieve efficient UCL under the influence of photothermal effect. The SPR enhanced electromagnetic field and the temperature dependent UCL properties of the heterojunction will be surveyed to reveal the UCL selective enhancement mechanism under elevated temperature condition and the impact of SPR enhanced rare earth ion energy transfer on the UCL properties to explore the novel UCL properties. The photocatalytic study of NaYF4:Er3+,Nd3+,Yb3+/W18O49 heterojunction will be carried out to realize the efficient photocatalytic of hydrogen generation from ammonia borane, thereby laying the foundation for the photocatalytic application of these materials under the infrared irradiation. It is expected that this project not only can obtain the NaYF4:Er3+,Nd3+,Yb3+/W18O49 heterostructures with excellent UCL and photocatalytic properties, but also make breakthroughs in the energy transfer mechanism of SPR enhanced UCL and photocatalytic mechanism.
氧化钨半导体可调制的表面等离激元共振(SPR)效应及其显著的光热效应，有望应用于稀土上转换发光增强及光催化领域。本项目致力于具有高效上转换发光和光催化特性的NaYF4:Er3+,Nd3+,Yb3+/W18O49异质结研究，开展异质结的合成及其优化，实现光热效应影响下的高效上转换发光，研究异质结SPR增强的电磁场分布和温度依赖的上转换发光特性，探讨升温条件下上转换发光的选择性增强机制，揭示SPR增强稀土离子能量传递对上转换发光的影响，探索异质结的新颖发光特性。开展NaYF4:Er3+,Nd3+,Yb3+/W18O49异质结的光催化研究，实现对氨硼烷的高效光催化产氢，为该类材料在红外驱动下的光催化应用奠定基础。预期本项目不仅能够获得具有优良上转换发光和光催化特性的NaYF4:Er3+,Nd3+,Yb3+/W18O49异质结，在SPR增强稀土上转换发光能量传递机理和光催化机制方面也会有所突破。

结项摘要

突破了传统贵金属等离激元共振（SPR）纳米结构材料合成困难与成本过高的难题，通过氧化钨半导体可调制的SPR效应及其显著的光热效应，以及氟化物基稀土掺杂纳米材料的高效发光效率，将氧化钨与稀土掺杂氟化物上转换发光材料进行组装，开展了稀土掺杂氟化物/氧化钨异质结的合成及其优化、高效上转换发光与光催化特性研究。构建了NaYF4:Er3+(Tm3+),Yb3+/W18O49异质结，调控了W18O49纳米线的表面氧空位浓度，使其SPR吸收带与稀土离子上转换发光波段以及近红外激发波段相匹配，通过W18O49纳米线向稀土离子的SPR能量传递，使得异质结的上转换发光得到显著提升。通过共掺杂Nd3+和引入贵金属Au纳米棒构建了NaYF4:Er3+,Nd3+,Yb3+/W18O49异质结和NaYF4:Er3+,Yb3+/Au/W18O49异质结，借助稀土离子间的能量传递和Au/W18O49的强等离激元耦合作用，进一步有效增强了异质结的上转换发光特性，并研究了异质结SPR增强的电磁场分布和温度依赖的上转换发光特性，探讨了光热效应影响下的上转换发光选择性增强机制，揭示了SPR增强稀土离子能量传递对上转换发光的影响。开展了NaYF4:Er3+,Nd3+,Yb3+/W18O49异质结的氨硼烷光催化产氢研究，通过等离激元热电子增强的W18O49与氨硼烷分子之间的载流子传输，以及SPR光热效应导致的W18O49局部热效应，实现了异质结对氨硼烷的高效光催化产氢。本项研究为稀土上转换发光材料在红外驱动下的光催化应用奠定了基础。此外，本项目还进一步探讨了稀土掺杂氟化物/氧化钨异质结在荧光分子检测方面的应用、基于荧光强度比和激发强度比技术的稀土发光材料新型温度传感技术。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
Wide-range and highly-sensitive optical thermometers based on the temperature-dependent energy transfer from Er to Nd in Er/Yb/Nd codoped NaYF4 upconversion nanocrystals
基于 Er/Yb/Nd 共掺杂 NaYF4 上转换纳米晶体中 Er 到 Nd 的温度依赖性能量转移的宽范围、高灵敏度光学温度计
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2019.123906
  • 发表时间：
    2020-04
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Cao Baosheng;Bao Yanan;Liu Yang;Shang Jingyu;Zhang Zhenyi;He Yangyang;Feng Zhiqing;Dong Bin
  • 通讯作者：
    Dong Bin
Thermal-enhanced near-infrared upconversion luminescence of Er3+ for high-sensitive optical temperature sensing
用于高灵敏光学温度传感的 Er3 热增强近红外上转换发光
  • DOI：
    10.1016/j.jlumin.2021.118153
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Fei Men;Baosheng Cao;Cong Yan;Yangyang He;Yu Zhang;Zhiqing Feng;Bin Dong
  • 通讯作者：
    Bin Dong
Enhanced core–shell CeO2:Er,Yb@W18O49 heterojunction H2 generation by multiband emissions of Er ions
通过 Er 离子的多带发射增强核壳 CeO2:Er,Yb@W18O49 异质结 H-2 生成
  • DOI：
    10.1088/1361-6528/ab6747
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Nanotechnology
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Yang Yang;Yan Cong;Baosheng Cao;Yu Xiao;Shang Jingyu;Yao Tong;Huimin Zhang;Yang Liu;Bin Dong;Jiahua Zhang
  • 通讯作者：
    Jiahua Zhang
Energy transfer mechanism and new ratiometric thermometry strategy by the blue and yellow emissions of Dy
Dy 的蓝色和黄色发射的能量转移机制和新的比例测温策略
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2022.06.248
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Hongyuan Zhang;Baosheng Cao;Zhichao Liao;Yiwei Yang;Jin Zhang;Leipeng Li;Yan Cong;Yangyang He;Zhenyi Zhang;Zhiqing Feng;Bin Dong
  • 通讯作者：
    Bin Dong
Structural and excitation dependent emission properties of octahedral CeO2:Er3+ nanocrystal
八面体 CeO2:Er(3 ) 纳米晶体的结构和激发相关发射特性
  • DOI：
    10.1016/j.jlumin.2019.05.009
  • 发表时间：
    2019-09
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Y.Yang;Y.Cong;D.P.Dong;Y.Xiao;J.Y.Shang;Y.Tong;H.M.Zhang;M.He;J.H.Zhang
  • 通讯作者：
    J.H.Zhang

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其他文献

Yb~(3+)掺杂对Er~(3+):NaYF_4上转换发光的调制作用
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  • 发表时间：
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    曹保胜
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  • 作者：
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    曹保胜
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 通讯作者：
    曹保胜
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    材料导报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何洋洋;张贵锋;侯晓多;曹保胜
  • 通讯作者：
    曹保胜

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热效应下稀土离子玻尔兹曼热耦合能级的布居调控及其温敏应用
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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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