多元金属氧化物有序多孔薄膜的设计构筑及其精细光场调控特性与光解水性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51872179
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0208.无机非金属能量转换与存储材料
  • 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 conflict between long efficient light absorption depth and short charge-carrier diffusion lengths of most metal oxides based photo¬electrodes, seriously blocks the enhancement of their photoelectrochemical water splitting performance;the ordered porous film has the potential to combine the superiorities of high optical absorption and short carriers diffusion length, is thus highly anticipated to be employed as “optical” thick and “electrical” thin photoelectrode film. Examplified by the multinary metal oxides, we will explore in this project the application of colloids crystal template strategy in the construction of ordered porous film with finely-tuned optical fields, to balance the optical and electrical competition within the photoelectrode film based on the strengthen and widen optical absorption of single-layered porous structure. This project will systematically investigate the influences of the structural parameters (such as morphology, array period, aspect ratio, and the ratio of pores in binary hetero-apertured structures) on the finely-tuned optical fileds, will set up the relationship spectrum bewteen the porous structures and enhanced optical fields, will explore the modulation of photoelctrochemical performance enhancement based on the fabricated 2D ordered porous film, and will clarify the mechanism between performance enhancement and fine-tuned ordered structures. The smooth implementation of the project, is anticipated to provide theoretical basis as well as the key fundamental materials for the design of high performance multinary metal oxides based photoelectrodes, and also is of scientific significance forthe development and application of photoelectrode water splittings.
传统的金属氧化物光电极薄膜普遍存在高吸收效率所需的长光程与短的光生载流子扩散长度之间的矛盾,严重制约了光电化学水分解性能的提升。有序多孔膜兼具强光捕获与短距离载流子传输的优势,有望用做“光学”厚、“电学”薄的薄膜光电极。本项目拟选择多元金属氧化物材料,采用单层胶体晶体模板技术构筑具有精细光学调控特性的有序多孔膜,利用单层孔结构的强光捕获与宽谱吸收特性,解决薄膜光电极中光学与电学之间的矛盾;研究多孔阵列结构中孔的形状、纵横比、周期、以及双元异径孔结构中不同孔尺寸之间的比率等对光学精细调控的影响规律,建立微观结构-光场增强构效关系图谱,探寻二维纳米有序多孔膜对光电化学水分解性能调控的规律,阐明性能与结构间的相互影响机制,提高光电化学水分解效率。该项目的实施,将为设计高性能多元金属氧化物薄膜光电极提供理论依据;为光电化学水分解奠定核心关键材料基础,对光电化学水分解的开发应用具有重要意义。

结项摘要

本项目重点研究了半导体金属氧化物纳米薄膜的可控制备、电子结构调控及其光解水性能。针对低的载流子迁移率、高的光生载流子复合率,以及缓慢的析氧反应动力学而表现出较低的光电化学性能这些难题,寻求并构筑高性能的有序孔结构和金属纳米晶修饰的薄膜光电极,获得了常规条件不易获得的高性能纳米材料,将贵金属颗粒、引入金属氧化物母体和有序多孔膜的构筑,创制了异于原子掺杂的、母体材料电子结构及载流子动力学调控的独特有效途径,最终获得光电流密度达到较高的光电化学水分解材料。此外,拓展发展了有序多孔钒酸铋薄膜的制备及其在气体传感器中的应用,为光解水及其他热电转化材料提供了独特结构调控思路及性能优化途径。受本项目资助的工作,已经发SCI收录论文14篇,包括Nature Communications、Journal of Materials Science & Technology、Chemical Engineering Journal、Journal of power sources 等高水平期刊,申请并授权专利2项。代表性研究成果总结如下:.(1)制备:以聚苯乙烯球为模板,构筑了形态可控的氧化铁单一和双孔径有序多孔薄膜;基于光热瞬态极端条件的液相脉冲激光辐照技术可控制备了粒径可控的钒酸铋胶体颗粒,利用同样的技术还制备了贵金属Pt纳米晶。.(2)光电化学水分解研究:利用TiO2晶界修饰,梯度Ti掺杂等策略制备了高性能的氧化铁光电极薄膜。制备了Ti3C2-MXene修饰的Nb-Fe2O3纳米阵列、Pt纳米晶-FeOOH修饰的Fe2O3光电极、碳量子点修饰以及MnOx-Ar等离子修饰的钒酸铋复合光阳极。.(3)拓展研究:探索了等离子体表面修饰对BiFeO3半球形有序阵列、有序多孔钒酸铋薄膜和激光辐照的钒酸铋微结构在气敏传感器领域的应用。

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(2)
Electrospun Bi-doped SnO2 porous nanosheets for highly sensitive nitric oxide detection
静电纺双掺杂 SnO2 多孔纳米片,用于高灵敏度一氧化氮检测。
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2021.126118
  • 发表时间:
    2021-05-29
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Ma, Zhuangzhuang;Yang, Kai;Jia, Lichao
  • 通讯作者:
    Jia, Lichao
C-doped LaFeO3 Porous Nanostructures for Highly Selective Detection of Formaldehyde
C掺杂LaFeO3多孔纳米结构用于甲醛的高选择性检测
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2021.130550
  • 发表时间:
    2021-08-18
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Ma, Zhuangzhuang;Yang, Kai;Jia, Lichao
  • 通讯作者:
    Jia, Lichao
Mo doped BiVO4 gas sensor with high sensitivity and selectivity towards H2S
Mo 掺杂 BiVO4 气体传感器,对 H2S 具有高灵敏度和选择性
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2020.125144
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Qiao, Xiaokang;Xu, Youxun;Jia, Lichao
  • 通讯作者:
    Jia, Lichao
Formaldehyde gas sensor with 1 ppb detection limit based on In-doped LaFeO3 porous structure
基于In掺杂LaFeO3多孔结构的检测限为1 ppb的甲醛气体传感器
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2022.132558
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B-chemical
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Changlin Xiao;Xiuhai Zhang;Zhuangzhuang Ma;Kai Yang;Xiaotong Gao;Hongqiang Wang;Lichao Jia
  • 通讯作者:
    Lichao Jia
Surface defect passivation of Ta3N5 photoanode via pyridine grafting for enhanced photoelectrochemical performance
通过吡啶接枝钝化 Ta3N5 光阳极表面缺陷以增强光电化学性能
  • DOI:
    10.1063/5.0012873
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Li Fan;Jian Jie;Xu Youxun;Liu Wei;Ye Qian;Feng Fan;Li Can;Jia Lichao;Wang Hongqiang
  • 通讯作者:
    Wang Hongqiang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码