纳米尺寸多酸基复合材料修饰电极的制备及其光电催化性能的研究

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基本信息

  • 批准号：
    21203106
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    杨宇
  • 依托单位：
    青岛科技大学
  • 学科分类：
    B0202.催化化学
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Nano-scale polyoxometalate-titania (POM-TiO(2)) composite film electrodes will be prepared by the methode of sol-gel via spin-coating or dip-coating technique. In this photoelectrocatalytic system, the photoinduced-electrons will move to the counter electrode under an application of voltage or current on POM-TiO(2) composite film electrodes that can retard effectively the fast electron-hole recombination on the suface of POM-TiO(2), and consequently enhance the photoelectrochemical response. In addition, it can resolve the question of separation of catalyst from the system after experiment and promote the efficiency of catalyst, that the POM-TiO(2) composite film acts as photocatalyst, as well as electrode. A three-electrode system composed of POM-TiO(2) composite photoelectrode as the working electrode, Pt foil as the counter electrode and saturated calomel electrode (SCE) as the reference electrode will be used for the photoelectrocatalytic degradation of nitrite, azo dyes, some antibiotics and so on.
本课题拟采用溶胶-凝胶法结合旋涂技术或提拉制膜技术，在导电玻璃（ITO）上制备出具有纳米尺寸和较高光化学活性的钨系多金属氧酸盐(简称多酸，POM)-二氧化钛（TiO(2)）复合薄膜电极。在此光电催化系统中，借助对POM-TiO(2)薄膜电极施加一定的电压或电流的方法迫使光生电子向对电极方向移动，降低光生电子和光生空穴的复合几率，提高光电催化效率。另外，POM-TiO(2)复合薄膜光电极既作光催化剂也作电极，解决了催化剂使用后难于分离的问题，提高了催化剂的利用效率。POM-TiO(2)复合薄膜光电极为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，可见光辐照下，对废水中主要的无机和有机污染物，包括亚硝酸盐、偶氮染料和一些四环素类、磺胺类抗生素等光电催化降解进行了研究。

结项摘要

本项目针对多相光催化反应中，量子产率低以及催化剂难于分离的问题，通过复合电极的制备以及材料的形貌调控来优化材料催化性能。.1. 二氧化钛基复合电极的制备及光电催化性能研究.（1）H3PW12O40-TiO2-ITO，H4SiW12O40-TiO2-ITO薄膜电极的制备及光电降解性能研究.利用溶胶凝胶结合旋涂技术，通过程序升温结合低温煅烧在ITO导电玻璃上得到稳定的H3PW12O40-TiO2-ITO，H4SiW12O40-TiO2-ITO薄膜电极。利用H3PW12O40-TiO2-ITO薄膜电极为工作电极的三电极体系，紫外光（λ=365nm）辐照下，检测到葡萄糖、邻苯二甲酸氢钾信号。400秒，5mg/L 和10mg/L葡萄糖和邻苯二甲酸氢钾被氧化降解完全，转化率可达100%。.（2）TiO2-ITO薄膜电极的制备及光电降解异丙醇 .利用相同的方法制备TiO2-ITO薄膜电极。利用TiO2-ITO薄膜电极为工作电极的三电极体系，紫外光辐照下，检测到异丙醇的信号，400秒5mg/L的异丙醇被氧化降解完全。.（3）石墨烯电极的制备及催化氧化抗坏血酸.利用溶胶凝胶法制备了石墨烯电极，由于石墨烯具有优良的导电性和较大比表面积，电极电化学性能得到改善。该电极对抗坏血酸具有较高的催化氧化活性和较好的选择性。.2. 二氧化钛基复合材料的制备及光催化性能研究.（1）TiO2/rGO的复合材料的制备及其可见光降解染料甲基橙.通过简单的溶剂热方法成功制备出TiO2/rGO的复合材料，而且二氧化钛纳米球在石墨烯表面能够均匀分布并通过对不同石墨烯含量的产物进行性质研究，探讨了石墨烯的加入对二氧化钛光催化活性的影响。.（2）级次结构3D花状二氧化钛微球的制备及其光催化性能.采用N，N-二甲基甲酰胺（DMF）作为反应介质，成功的制备了具有级次结构的二氧化钛微米球。通过调节二乙醇胺的含量以及反应时间对产物的形貌生长机理进行了探讨。由于材料的比表面积较大而且晶型较好，所以具有较高的光催化活性。.（3）溶剂法制备具有两种晶型的二氧化钛空心结构及其光催化性质.以草酸为络合剂及形貌控制剂，通过溶剂热反应，合成了具有两种晶型（金红石与锐钛矿）的二氧化钛微米球。该微球是由外层一维的纳米棒和内层零维的纳米粒子组成。由于锐钛矿和金红石的协同作用，所制备产物的光催化性质有了极大提高。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
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会议论文数量（0）
专利数量（0）
Energetic multi-component molecular solids of tetrafluoroterephthalic acid with some aza compounds by strong hydrogen bonds and weak intermolecular interactions of C– H ？ F and C– H ？ O
四氟对苯二甲酸与一些氮杂化合物通过强氢键和弱的C–H·F和C–H·O分子间相互作用形成的高能多组分分子固体
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    CrystEngCom
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡焉静;王文强;刘法谦;黄科科
  • 通讯作者：
    黄科科
Investigation of hydrogen bonding patterns in a series of multi-component molecular solids formed by tetrabromoterephthalic acid with selected N-heterocycles
研究四溴对苯二甲酸与选定的 N-杂环形成的一系列多组分分子固体中的氢键模式
  • DOI：
    10.1039/c4ra08452g
  • 发表时间：
    2014-10
  • 期刊：
    RSC Advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Wenyan Xu;Yanyan Pang;Faqian Liu;Yu Yang
  • 通讯作者：
    Yu Yang
A cooperation molecular recognition study: syntheses and analysis of supramolecular assemblies of tetrafluoroterephthalic acid with some aza compounds
合作分子识别研究：四氟对苯二甲酸与某些氮杂化合物超分子组装体的合成与分析
  • DOI：
    10.1039/c3ce26865a
  • 发表时间：
    2013-03
  • 期刊：
    CrystEngComm
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Hu, Yanjing;Wang, Wenqiang;Chen, Ruixin;Yang, Yu
  • 通讯作者：
    Yang, Yu
Hydrothermal synthesis, structures and properties of metal phosphonates based on m-xylylenediphosphonic acid
间二甲苯二膦酸金属膦酸盐的水热合成、结构与性能
  • DOI：
    10.1007/s11434-014-0458-4
  • 发表时间：
    2014-06
  • 期刊：
    Chinese Science Bulletin
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yuanxin Li;Meng Liu;Yiheng Zhang;Lei Wang
  • 通讯作者：
    Lei Wang
Multi-component Hydrogen-bonding Organic Salts Formed from 1-Methylpiperazine with Aromatic Carboxylic Acids: Synthons Cooperation and Crystal Structures
1-甲基哌嗪与芳香族羧酸形成的多组分氢键有机盐：合成子协同和晶体结构
  • DOI：
    10.1007/s40242-015-4304-2
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    CHEMICAL RESEARCH IN CHINESE UNIVERSITIES
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Yang Yu;Xu Wenyan;Hu Yanjing;Wang Lei;Huang Keke
  • 通讯作者：
    Huang Keke

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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    杨旭亮

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具有级次结构双金属氧化物/硫化物微纳米材料的合成及其光催化性能研究
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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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