半导体光催化材料表面原位固相合成石墨烯及光催化性能

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21871155
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0104.无机合成
  • 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 synthesis of broad-spectral-response photocatalytic materials with efficient interfacial electron transport is one of frontiers researches in the field of photocatalysis. We will utilize chemical vapor deposition to directly grow the doped graphene on the surface of two-dimensional (2D) semiconductor-photocatalytic materials with 2D semiconductor materials (MoS2, BiOBr, MnO2, and CdS) as substrate and aromatic hydrocarbons (pyridine, three phenyl boron, three phenyl phosphorus, and thiophene) as precursor. Effects of morphology, microstructures, and contact interfaces on interfacial electron transport, broad-spectral-response activity, and apparent quantum conversion efficiency will be investigated. Graphene-based semiconductor photocatalyst with excellent interfacial electron transport will be developed for visible-light photocatalytic dissociation of H2O to yield H2 and elimination of phenol pollutant, meanwhile, we will also reveal the corresponding photocatalytic mechanism. Moreover, we will optimize in-situ growth method of graphene on the surface of semiconductor photocatalytic materials, which will provide theoretical basis and feasible way to develop active photocatalysts with efficiently separation-transfer performance of photogenerated carrier and wide-spectral response. The project will promote the photocatalytic technology application in environmental purification and new energy development.
宽光谱响应、高效界面电子传输性能的光催化材料合成是光催化领域的前沿研究问题。本项目提出以二维 (2D) 半导体光催化材料(MoS2、BiOBr、MnO2、CdS)为基体,芳香烃(吡啶、三苯基硼、三苯基膦、噻吩)为前驱物,通过化学气相沉积法,直接在2D半导体光催化材料表面原位生长掺杂型石墨烯。研究所合成的掺杂型石墨烯基半导体光催化材料形貌、微结构、接触界面对界面电子传输性能、光催化材料宽光谱响应活性以及表观量子转化效率的影响。开发具有优异界面电子传输的石墨烯基半导体光催化材料用于可见光水解离产氢和氧化矿化苯酚污染物体系,揭示光催化作用机制。优化半导体光催化材料原位固相合成石墨烯制备工艺,为开发高效光生载流子分离和迁移以及宽光谱响应的石墨烯基半导体光催化材料提供理论依据和可行途径,推动光催化技术在环境净化和新能源开发的应用。

结项摘要

宽光谱响应、高效载流子分离和传输性能的光催化材料设计合成是光催化领域的前沿研究问题。依托该项目,采用CVD法直接在氮化碳和MoS2二维片层表面原位生长石墨烯,研究表明,石墨烯不仅作为光生电子聚集中心,同时光生空穴也通过紧密作用的界面传输到石墨烯上;石墨烯本身与基体相互作用,电荷分布不均,产生极化电场,该极化电场促进光生电子和空穴的有效分离,实现材料光催化制氢性能的提高,这一机理与前期研究认为的石墨烯只作为电子聚集中心有所不同。此外,进一步深化了光催化材料设计及构建的理论深度和实验探索的广度,包括材料内建电场构建、双电场协同作用和光催化机理的探究等方面。系列研究,为高效光催化材料的理性设计提供了广阔而有效的策略,从本质上解决了太阳能转换的瓶颈问题,促进光催化材料性能的显著提高,推动其商业化进程。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Photocatalysis Within Intrinsic Spontaneous Polarization Electric Field
本征自发极化电场内的光催化
  • DOI:
    10.1002/solr.202000446
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Solar RRL
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Jiari He;Yan Zhao;Shujuan Jiang;Shaoqing Song
  • 通讯作者:
    Shaoqing Song
Hollow graphene with apparent potential difference to boost charge directional transfer for photocatalytic H2 evolution
具有明显电势差的中空石墨烯可促进光催化析氢的电荷定向转移
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2020.118742
  • 发表时间:
    2020-07-05
  • 期刊:
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Lin, Zhexing;Shao, Chengtian;Song, Shaoqing
  • 通讯作者:
    Song, Shaoqing
Low‐Energy Facets on CdS Allomorph Junctions with Optimal Phase Ratio to Boost Charge Directional Transfer for Photocatalytic H2 Fuel Evolution
CdS 同质异形结上的低能面具有最佳相比,可促进光催化 H2 燃料演化的电荷定向转移
  • DOI:
    10.1002/smll.202000944
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Small
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Yan Zhao;Chengtian Shao;Zhexing Lin;Shujuan Jiang;Shaoqing Song
  • 通讯作者:
    Shaoqing Song
In situ growing graphene on g-C3N4 with barrier-free interface and polarization electric field for strongly boosting solar energy conversion into H2 energy
在g-C3N4上原位生长石墨烯,具有无障碍界面和极化电场,可强力促进太阳能转化为氢气能
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2021.119986
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guojian Yao;Shan Yang;Jiari He;Shujuan Jiang;Chanzhi Sun;Shaoqing Song
  • 通讯作者:
    Shaoqing Song
In-plane coupling electric field driving charge directional transfer for highly efficient H2 bubble evolution
面内耦合电场驱动电荷定向转移,实现高效氢气气泡演化
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2020.125365
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Jinhua Luo;Jiari He;Shujuan Jiang;Chuanzhi Sun;Shaoqing Song
  • 通讯作者:
    Shaoqing Song

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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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