磷烯插层LDHs纳米反应器的可控构筑及其光催化二氧化碳转化为碳氢燃料的行为和机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21871124
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    刘志
  • 依托单位：
    汕头大学
  • 学科分类：
    B0103.团簇与纳米化学
  • 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

As one of the important components in the greenhouse gas, CO2 is potentially a cheap, rich, and renewable carbon resource. Therefore, the rational exploitation and utilization of CO2 to convert into valuable chemical products will bring great environmental and economic benefits to human society. The present project aims to construct a novel phosphene intercalated layered double hydroxides (LDHs) photocatalysis nanoreactor under visible light response with high stability and environmental friendliness. By tailoring the band gap structure of composite materials, the utilization rate of photoelectrons and the selectivity of reducing products in photocatalytic reduction of CO2 are expected to be enhanced significantly. The concerning key scientific and technological issues in the project will be investigated intensively, including the formation mechanism of the intercalated-structured nanoreactor, the adsorption capability of CO2 molecules between interfaces, the synergetic action of phosphene and LDHs, and the kinetics and thermodynamics laws during CO2 reduction. In addition, the mechanisms of electron migration between interfaces and photocatalytic behaviours will be explored. After completion of this project, it is expected to afford reliable scientific basis and technical support for photocatalytic CO2 conversion to fuels and other chemicals, and further diversify effective utilization of renewable carbon resources in our country.
CO2是温室气体的主要组成部分，同时又是一种廉价和丰富的潜在可再生碳资源。合理的开发和利用CO2使其转化为有价值的化学产品将给人类社会带来巨大的环境效益与经济收益。本项目旨在设计并构建一种高效稳定、环境友好、可见光响应的片层磷烯插层层状双氢氧化物（LDHs）光催化纳米反应器。通过对复合材料带隙结构的可控调节，提高纳米反应器光催化还原CO2过程中光生电子的利用率及还原产物的选择性，达到CO2向碳氢燃料的高效转化，实现碳资源的可再生利用。研究插层结构光催化纳米反应器形成机制；CO2分子在界面间的吸附能力；磷烯与LDHs还原CO2过程的协同关系；还原过程中反应热力学和动力学规律；界面间电子迁移机制和光催化转化行为机理等关键科学和技术问题。通过对本项目的研究，为光催化CO2向燃料等化学品转化提供可靠的科学依据和技术支撑，为推动我国CO2转化和碳资源的有效循环再生与利用提供可靠实践借鉴。

结项摘要

近年来，CO2引起的气候和环境问题日益突出, 将其高效燃料转化具有重要意义。本项目研究以层状双金属氢氧化物(LDHs)为光催化剂主体，利用元素掺杂、半导体复合、量子点改性等方法制得一系列具有高活性和良好产物选择性的LDHs基光催化剂用于还原CO2为CO和CH4等碳氢燃料；运用多样的表征手段研究所制备的LDHs基光催化剂的制备规律和各类理化特性；结合理论计算，究了CO2还原过程中的平衡、动力学、热力学性质和CO2的吸脱附特性、电子传输能力以及光催化还原CO2机理。如制备了碳量子点改性的花球状LDHs光催化剂，实验结果表明碳量子点改性的LDHs复合光催化剂活性优于体相LDHs材料。在这部分工作基础上项目组又系统研究了g-C3N4对碳量子点修饰的LDHs催化性能的影响。此外，使用g-C3N4、过渡金属氧化物、金属硫化物为客体光催化材料，与多种类LDHs复合制备了具有不同结构的异质结光催化剂，通过调控原料添加比例、光源范围以及牺牲剂用量，进一步研究所制备材料还原CO2的选择性以及还原产率。上述工作积累，为实现复杂的LDHs基光催化剂还原CO2过程提供一定的理论实践基础。

项目成果

期刊论文数量（14）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Attapulgite-interpenetrated g-C3N4/Bi2WO6 quantum-dots Z-scheme heterojunction for 2-mercaptobenzothiazole degradation with mechanism insight
凹凸棒石互穿 g-C3N4/Bi2WO6 量子点 Z 型异质结用于 2-巯基苯并噻唑降解并具有机制洞察
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2022.134918
  • 发表时间：
    2022-01
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Yingshan Zeng;Qiao Yin;Zhi Liu;Hao Dong
  • 通讯作者：
    Hao Dong
Renewable biomass-derived carbon-supported g-C3N4 doped with Ag for enhanced photocatalytic reduction of CO2
可再生生物质衍生的碳负载 g-C3N4 掺杂 Ag，用于增强 CO2 的光催化还原
  • DOI：
    10.1016/j.jcis.2021.08.176
  • 发表时间：
    2021-09-04
  • 期刊：
    JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Li, Yang;Liu, Zhi;Wang, Qiu
  • 通讯作者：
    Wang, Qiu
Highly-interspersed biomass-derived carbon quantum dots onto floral CoAl-LDH for significantly enhanced CO2 photoreduction into CO and CH4
将生物质衍生的碳量子点高度分散在花 CoAl-LDH 上，可显着增强 CO2 光还原为 CO 和 CH4
  • DOI：
    10.1016/j.jcou.2022.102257
  • 发表时间：
    2022-11
  • 期刊：
    Journal of CO2 Utilization
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    Jia Li;Ge Gao;Yang Liu;Yang Li;Zhi Liu
  • 通讯作者：
    Zhi Liu
Hollow spherical biomass derived-carbon dotted with SnS2/g-C3N4 Z-scheme heterojunction for efficient CO2 photoreduction into CO
中空球形生物质衍生碳点缀着 SnS2/g-C3N4 Z 型异质结，可有效将 CO2 光还原为 CO
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2022.135652
  • 发表时间：
    2022-03-09
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Li, Yang;Yin, Qiao;Liu, Zhi
  • 通讯作者：
    Liu, Zhi
Bridging between NiAl-LDH and g-C3N4 by using carbon quantum dots for highly enhanced photoreduction of CO2 into CO
使用碳量子点桥接 NiAl-LDH 和 g-C3N4，以高度增强 CO2 光还原为 CO
  • DOI：
    10.1016/j.jcis.2022.04.102
  • 发表时间：
    2022-04-26
  • 期刊：
    JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Liu, Wentao;Wang, Qiu;Ding, Guixiang
  • 通讯作者：
    Ding, Guixiang

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    刘天洋;郝晓宁;薄涛;塔娜;刘志;刘建春
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    刘建春

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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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