近红外光响应的类酶镧系金属-有机超分子光催化剂的开发及性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21901245
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0102.配位化学
  • 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

As a clean, efficient and economical route for the production of organics, photocatalysis has drawn extensive attention due to its potential application in tackling energy and environmental problems. Metal-organic supramolecular assemblies display high catalytic selectivity in photoredox catalysis. But still, their wide application is largely limited by the low turnover, and ultraviolet-/visible-light stimuli. So it is important to develop supramolecular photocatalysts with high catalytic activity, selectivity and near-infrared light (NIR) stimuli ability. Based on the previous study and experimental results, we found that the cooperative action of supramolecular microenvironment and catalyst results in efficient turnover elevation. Moreover, supramolecular host-guest complexation is conductive to efficient triplet-triplet annihilation upconversion (TTA-UC), which converts low-energy photons into high-energy excited states and further enabled the direct activation of substrates by NIR light. Based on the above ideas, we focus on the design and synthesis of porphyrin functionalized lanthanide-organic supramolecular assemblies with high triplet fusion upconversion efficiency and photocatalysis activity, and study the specific recognition of guests and pairwise encapsulation of photoredox annihilator and substrates by the cationic supramolecular cages. We intend to reveal the key influencers that affect the photoredox activity through theoretical simulations and quantum chemical calculations.
光催化转化是一种清洁、高效、经济的有机合成手段,在解决能源短缺和环境污染等方面展现出巨大的应用前景。金属有机超分子纳米容器能够实现较高的光催化反应选择性,但反应转化率低、需要用紫外光或可见光激发,大大限制了其适用范围和光能利用率。调研发现,超分子特性和催化剂的协同催化效应能够大大提高催化反应转化率,且超分子主客体相互作用有利于实现高效的三重态-三重态湮灭上转换,将能量较低的长波长光转换为能量较高的短波长光,实现近红外光催化转化。基于以上研究思路,本项目设计合成卟啉基镧系金属-有机超分子组装体,探究此类阳离子型纳米容器对特定底物分子特异性识别以及对具有激发单重态氧化还原活性的受体分子和底物分子的选择性成对封装规律,基于三重态-三重态湮灭上转换发展具有较高反应转化率和近红外光催化活性的超分子光催化剂,并结合理论模拟和量化计算揭示影响光催化性能的因素。

结项摘要

配位导向自组装能够以简单结构基元为基础构筑结构复杂、功能多样的组装体,实现了对自然有机功能体的高度模拟。镧系金属-有机超分子组装体具有较好的光学活性和纳米尺寸的疏水性空腔,在光响应材料和类酶催化材料方面具有潜在的应用价值。本项目采用配位导向自组装的方法,在配体中引入卟啉或炔基铂等具有光功能活性的官能团,与镧系金属离子通过配位自组装制备得到一系列具有较好光学活性的镧系金属-有机超分子笼。利用分子笼较大的疏水性空腔,实现了对不同种类底物分子的识别和封装。利用底物分子和分子笼之间的相互作用以及分子笼自身的催化性能实现了特定底物分子高效高选择性的催化转化。项目执行三年来,对设计合成具有优异光学传感特性和类酶催化性能的新型镧系金属-有机超分子材料做了有益的探索,并取得了一些有价值的研究成果。项目部分成果共发表SCI收录的论文9篇,申请国内发明专利1项。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Coordination-Assembled Water-Soluble Anionic Lanthanide Organic Polyhedra for Luminescent Labeling and Magnetic Resonance Imaging
用于发光标记和磁共振成像的配位组装水溶性阴离子镧系元素有机多面体
  • DOI:
    10.1021/jacs.0c07514
  • 发表时间:
    2020-09-23
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Wang, Zhuo;He, Lizhen;Sun, Qing-Fu
  • 通讯作者:
    Sun, Qing-Fu
Chiral auxiliary and induced chiroptical sensing with 5d/4f lanthanide-organic macrocycles
5d/4f 镧系元素有机大环的手性辅助和诱导手性光学传感
  • DOI:
    10.1039/c9cc09733c
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhu Qiang-Yu;Zhou Li-Peng;Cai Li-Xuan;Li Xiao-Zhen;Zhou Jin;Sun Qing-Fu
  • 通讯作者:
    Sun Qing-Fu
Self-Assembly of Lanthanide-Covalent Organic Polyhedra: Chameleonic Luminescence and Efficient Catalysis
镧系元素共价有机多面体的自组装:变色龙发光和高效催化
  • DOI:
    10.1021/acs.inorgchem.0c01780
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Han Shi-Long;Yang Jian;Tripathy Debakanta;Guo Xiao-Qing;Hu Shao-Jun;Li Xiao-Zhen;Cai Li-Xuan;Zhou Li-Peng;Sun Qing-Fu
  • 通讯作者:
    Sun Qing-Fu
Stereocontrolled Self-Assembly of Ln(III)–Pt(II) Heterometallic Cages with Temperature-Dependent Luminescence
具有温度依赖性发光的 Ln(III)-Pt(II) 异金属笼的立体控制自组装
  • DOI:
    10.1021/acs.inorgchem.2c02718
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhu Qiang-Yu;Zhou Li-Peng;Cai Li-Xuan;Hu Shao-Jun;Li Xiao-Zhen;Sun Qing-Fu
  • 通讯作者:
    Sun Qing-Fu
Coordination-Directed Self-Assembly of Functional Polynuclear Lanthanide Supramolecular Architectures
功能性多核镧系元素超分子结构的配位定向自组装
  • DOI:
    10.1021/acs.chemrev.1c00602
  • 发表时间:
    2022-03-23
  • 期刊:
    CHEMICAL REVIEWS
  • 影响因子:
    62.1
  • 作者:
    Li,Xiao-Zhen;Tian,Chong-Bin;Sun,Qing-Fu
  • 通讯作者:
    Sun,Qing-Fu

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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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