大环超分子稳定化MoS2纳米片构筑二维层状分离膜及其限域传质机制

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基本信息

  • 批准号:
    21878003
  • 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:
    B0804.分离工程
  • 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

Two-dimensional lamellar nanocomposite membrane with confinement effect for mass transport shows great potential on enhancing separation performance, as well as solving the trade-off effect of permeability and selectivity. The stabilization and dispersion of two-dimensional laminar nanosheets and manipulation of the confined mass transfer channel during the membrane fabrication are the key scientific points for high performance membrane. This project proposed in situ modification of MoS2 nanosheets by supermolecular macrocyclic compounds with different cavity sizes and functional groups. The change of interlayer spacing and structure as well as fabrication of the membrane by self-assembly process are to be researched. The transportation channels in limited space of MoS2 nanosheets would be modified and constructed by size matching and molecular recognition of supramolecular cavity aiming at highly selective separation and efficient permeation of target components and solvent molecules, respectively. The transfer mechanism of different solvent molecules in the hydrophilic or hydrophobic cavity as well as within the two-dimensional confined channel would be investigated. The correlation rules between the microstructure parameters of the membrane surface and the separation performances, stability and antifouling property would be illustrated. This proposal would provide a theoretical guidance and fundamental basis for efficiently separating complex organic mixture in practical applications. Also, the project would open up a new route for utilization of other two-dimensional materials in membrane field.
具有限域传质效应的二维纳米片层基复合膜对于提升膜的分离性能、突破渗透性和选择性的博弈效应显示巨大的潜力。本项目围绕二维层状纳米片的稳定化分散及其成膜过程中二维层状限域传质通道修饰和调控这一关键科学问题,采用不同空腔尺寸和功能基的超分子大环化合物原位修饰MoS2二维纳米片并对其进行稳定化改性,探究改性纳米片层间距结构变化及其自组装成膜过程,通过复合膜中超分子的空腔尺寸匹配作用和分子识别能力,在MoS2纳米片层限域空间修饰或构筑传质通道,达到目标组分和溶剂分子的选择性分离和高效渗透;研究不同极性溶剂分子在亲/疏水空腔和二维层状限域通道的传递机理,揭示超分子化合物改性MoS2二维层状膜的分离性能、稳定性、抗污染性及其与膜结构演变的构效关系,为满足实际应用中复杂有机混合体系的高效分离和溶剂回收提供重要的理论依据和研究基础,也为其它二维材料在分离膜领域的研究开辟新思路。

结项摘要

本项目获得小分子醇、大环化合物、聚合物电解质和石墨烯量子点等对原位水热生长的MoS2纳米片层间距调控和稳定化改性新方法,实现了MoS2限域通道的亲疏水性调控和高性能分离;采用分子动力学原理从微观结揭示了两种孔径类型MoS2膜对不同有机溶剂的传输机理,得到不同孔径和化学环境的MoS2纳滤膜的微观分离机理和稳定性变化规律。制备的MoS2/聚电解质杂化膜和MoS2管式陶瓷膜对有机分子的水溶液或有机溶剂溶液均显示优异的纳滤分离性能,同时具有良好的长期运行稳定性,并且对pH值在1-12的酸碱溶液、强极性有机溶剂、高压操作等过程均显示较好的分离稳定性,为高稳定陶瓷膜及其高性能分离提供了较好的应用基础。研究成果发表论文18篇,其中SCI收录13篇,中文核心期刊5篇,参加国际、国内学术会议11人次;获授权中国发明专利8项,其中成果技术转移3项。

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(8)
Recent Advanced Development of Acid-Resistant Thin-Film Composite Nanofiltration Membrane Preparation and Separation Performance in Acidic Environments
酸性环境下耐酸薄膜复合纳滤膜制备及分离性能的最新进展
  • DOI:
    10.3390/separations10010020
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Separations
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Mowen Li;Wenhai Zhang;Xuehong Zhang;Hongxia Guo;Yucang Liang
  • 通讯作者:
    Yucang Liang
Polyamide Nanofiltration Membrane with MoS2 Interlayer on Ceramic Tubular Substrate for Desalination
用于海水淡化的陶瓷管状基底上带有 MoS2 夹层的聚酰胺纳滤膜
  • DOI:
    10.1016/j.desal.2022.116332
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Desalination
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    YueLiu;Xuehong Zhang;Wenhai Zhang;Naixin Wang;Mengmeng Jia;Zhenping Qin;Hongxia Guo
  • 通讯作者:
    Hongxia Guo
In-situ Growth of Tubular MoS2 Membrane on Ceramic Tube with Improved Organic Solvent Nanofiltration Performances.
在陶瓷管上原位生长管状 MoS2 膜,提高有机溶剂纳滤性能。
  • DOI:
    10.1039/d1qm00104c
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Mater. Chem. Front.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tongtong Liu;Zhenping Qin;Qiaohong Liu;Xuejian Li;Yue Liu;Quan-Fu An;Hongxia Guo
  • 通讯作者:
    Hongxia Guo
基于羟丙基-β-环糊精的界面聚合纳滤膜及其性能研究
  • DOI:
    10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2021.06.015
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    膜科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李春;贾萌萌;张梦蕾;秦振平;马语晨;梁玉仓;郭红霞
  • 通讯作者:
    郭红霞
Alcohols assisted in-situ growth of MoS2 membrane on tubular ceramic substrate for nanofiltration
醇辅助在管状陶瓷基底上原位生长 MoS2 膜用于纳滤
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2022.120777
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    J. Membr. Sci.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yue Liu;Xuejian Li;Tongtong Liu;Zilong Zheng;Qiaohong Liu;Yan Wang;Zhenping Qin;Hongxia Guo;Yucang Liang
  • 通讯作者:
    Yucang Liang

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其他文献

静电自组装PDDA/CMCNa聚电解质复合纳滤膜及其性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    膜科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭红霞;王乃鑫;张国俊;纪树兰
  • 通讯作者:
    纪树兰
分布式供能系统的调度策略(英文)
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    柳澹;郭红霞;吴捷;余晓明
  • 通讯作者:
    余晓明
风力发电中的电力电子技术和控制技术
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国水运(学术版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨金明;郭红霞
  • 通讯作者:
    郭红霞
核壳PBA/PMMA乳液粒径分布规律与
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    现代化工, 2006, 增刊
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜万里;郭红霞;王群
  • 通讯作者:
    王群
电磁响应性复合颗粒研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    自然科学进展
  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵晓鹏;郭红霞
  • 通讯作者:
    郭红霞

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郭红霞的其他基金

基于三嗪胺界面聚合构筑聚磺酰胺耐酸纳滤膜及其酸回收机制研究
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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

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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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