MOFs材料中螯合基团的可控修饰及其对水中痕量重金属净化机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21906120
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Trace heavy metal pollution in the water environment has the characteristics of universality, high hazard and difficulty of treatment. Therefore, it is of great significance to develop corresponding efficient treatment technology. This project intends to controllably introduce a variety of groups with strong chelation of heavy metals into metal organic frameworks (MOFs), working synergistically with their highly developed porosity, which results in the enrichment of pollutants, to enhance the capture effect of the material on trace heavy metal ions in the water environment, and achieve efficient removal of heavy metals. Specific research includes: (1) Inspecting the effects of various factors (primary kind and concentration of heavy metals, pH, co-existing ions, natural organic matter, etc.) on the adsorption of heavy metals on materials; (2)Regulating the modification sites, types and proportions of chelating groups, to optimize the adsorption and regeneration performance of materials; (3) Through the analysis of apparent data of adsorption experiments, the characterization results of synchrotron radiation in-situ infrared spectroscopy, spherical-aberration-corrected scanning transmission electron microscope and theoretical simulation like molecular dynamics were combined to demonstrate the decontamination mechanism of chelating group functionalized MOFs materials for trace heavy metal pollution in water and structure-activity relationship, which provide essential theoretical basis and technical support for expanding the application of MOFs and related nanomaterials in the field of water pollutant control.
水环境中痕量重金属污染具有普遍性、高危害性和难处理的特点,因此研发相应的高效处理技术具有重要意义。本项目拟通过将多种对重金属具有强螯合作用的基团可控引入至金属有机框架化合物(MOFs)中,与MOFs自身高度发达的多孔性带来的污染物富集作用协同起来,提升材料对水环境中痕量重金属离子的捕获效果,实现重金属的高效吸附去除。具体研究包括:(1)考察水环境中各种因素(重金属种类、初始浓度、pH、共存离子、天然有机物等)对吸附的影响;(2)精确调控螯合基团修饰位点、种类和比例实现材料吸附性能与可再生性能的最优化;(3)通过吸附实验表观数据分析,同步辐射原位红外光谱、球差校正扫描透射电镜等表征结果与分子动力学等理论模拟计算相结合,阐明螯合基团功能化MOFs材料对水中痕量重金属污染物的净化机制与构效关系,为拓展MOFs及相关纳米材料在水污染物控制领域的应用提供必要的理论基础和技术支持。

结项摘要

金属有机框架化合物(Metal-organic frameworks, MOFs)作为一类结构新颖、功能丰富的多孔材料在污染物处理领域中显示出诱人的应用前景。在本项目执行期内,我们围绕MOFs材料的可控修饰应用于污染物的高效分子识别和吸附处理这一主题取得了若干创新成果。例如,我们成功的设计合成了硒化铜(CuSe)敏化MOFs材料,可实现重金属汞的高效去除。同时,该概念还拓展到了水中有机污染物、氯仿和二氧化碳等污染物的分子识别和捕获。同时,研究通过吸附实验表观数据分析、同步辐射原位XRD和球差校正扫描透射电镜等表征结果与分子动力学等理论模拟计算相结合,阐明基团功能化MOFs材料对水污染物的净化机制与构效关系,为拓展MOFs及相关纳米材料在污染物控制领域的应用提供必要的理论基础和技术支持。该项目发表文章8篇,授权中国发明专利1项,申请中国发明专利4项。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Effect of trichloroacetic acid on iron oxidation: Implications on the control of DBPs and deposits in drinking water.
三氯乙酸对铁氧化的影响:对饮用水中 DBP 和沉积物控制的影响。
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2020.116632
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Yuan Zhuang;Congcong Shen;Yifan Gu;Ruya Chen;Baoyou Shi
  • 通讯作者:
    Baoyou Shi
Progress and potential of metal-organic frameworks (MOFs) for gas storage and separation: A review
用于气体储存和分离的金属有机框架(MOF)的进展和潜力:综述
  • DOI:
    10.1016/j.jece.2022.108300
  • 发表时间:
    2022-07-22
  • 期刊:
    JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Jia, Tao;Gu, Yifan;Li, Fengting
  • 通讯作者:
    Li, Fengting
Hierarchical porous melamine sponge@MIL-101-Fe-NH2 composite as Fenton-like catalyst for efficient and rapid tetracycline hydrochloride removal
多级孔三聚氰胺海绵@MIL-101-Fe-NH2复合材料作为类芬顿催化剂高效快速去除盐酸四环素
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2022.135728
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Lu Zheng;Yifan Gu;Baolv Hua;Jiarui Fu;Fengting Li
  • 通讯作者:
    Fengting Li
Heterogeneous Fenton system with dual working mechanisms for aqueous pollutants degradation
具有双重工作机制的多相芬顿系统降解水体污染物
  • DOI:
    10.1016/j.jece.2022.107686
  • 发表时间:
    2022-04-14
  • 期刊:
    JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Li, Zitong;Gu, Yifan;Li, Fengting
  • 通讯作者:
    Li, Fengting
Copper selenide sensitized low-cost porous coordination polymers towards efficient capture trace gaseous elemental mercury
硒化铜敏化低成本多孔配位聚合物以有效捕获痕量气态元素汞
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2023.141288
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Jia Tao;Yifan Gu;Jiang Wu;Fengting Li
  • 通讯作者:
    Fengting Li

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  • 项目类别:
    面上项目

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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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