纤维素水热炭化:纳米碳点的生成和荧光性能调控机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570567
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1604.林产化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Fluorescent carbon quantum dots (CQDs) are a new class of carbon nanomaterials that have emerged recently and have garnered much interest as potential competitors to conventional semiconductor quantum dots. CQDs was composed by SP2 and unsaturated SP3 hybridization carbon atoms. Since their discovery, CQDs have become the most popular nanomaterials among the nanocarbon family,including fullerene,the carbon nanotube and graphene.In the present work, we will develop a simple, low cost, and green preparative strategy toward water-soluble CQDs by hydrothermal treatment of cellulose for the first time. The as-prepared CQDs will be characterized by UV–Vis, PL, XPS, FTIR and TEM, etc. Effect of experimental parameters which include reaction time, temperature and pressure on the morphology, particle size and distribution, crystalline structure, surface functional groups and fluorescent properties will be investigated systematically. Working mechanism of surface functional groups on the fluorescent properties of CQDs will be established. Intermediate products generated from cellulose hydrothermal carbonization will be measured in detail. Mechanism of formation and fluorescent properties adjustment of CQDs synthesized via cellulose hydrothermal carbonization will be established. The potential application of the obtained CQDS for high active composite photocatalyst, high sensitive and high selective detective probe will be investigated. The results will provide guided and support of both science and technology for the preparation of high performance CQDs from renewable biomass.
碳量子点是近几年来发现的一种以碳为骨架,由SP2 及不饱和SP3 杂化碳原子组成的新型荧光纳米粒子,是继富勒烯、碳纳米管及石墨烯之后最热门的碳纳米材料之一。本项目拟以自然界中储量最大的天然高分子纤维素为原料,采用环境友好的水热炭化法制备水溶性荧光纳米碳点,对反应条件改变引起的碳点微观形貌和光学性能改变进行系统研究。解析不同反应温度、时间、压强下碳点形貌、粒径分布、表面官能团结构与光学性能的改变规律,阐明表面功能基团对碳点荧光性能的影响机制,探讨纤维素水热条件下水解步骤,研究水热中间产物聚集成核机理及生长历程,阐明纤维素水热炭化纳米碳点的形成机理,建立并验证碳点的光学性能调控规律,确定纤维素水热炭化纳米碳点的结构调控制备体系,为进一步实现生物质资源制备高性能纳米碳点提供理论基础。

结项摘要

项目以纤维素及其衍生物、天然生物质多糖、合成有机小分子为原料,研究了反应温度、时间对碳点的粒径分布、晶相结构、化学性质与光学性能的改变规律,阐明了表面性能对表现出荧光等光学性能的影响机制,探讨了纤维素水热条件下水解机理,研究了水热中间产物聚集成核机理及生长历程,阐明了水热碳点的形成机理。确定了水热炭化纳米碳点的结构调控制备体系;通过非金属元素N、B、Si及金属元素Cu掺杂对其进行改性,构建不同表面能的功能性纳米碳点,研究了碳点在离子检测、有机小分子检测、细胞标记、光催化剂、LED发光以及室温磷光材料方面的应用性能,揭示了结构对其性能的影响规律。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Fabrication of three-dimensional microtubular kapok fiber carbon aerogel/RuO2 composites for supercapacitors
超级电容器用三维微管木棉纤维碳气凝胶/RuO2复合材料的制备
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2019.01.095
  • 发表时间:
    2019-03-20
  • 期刊:
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Sun, Jiaming;E, Lei;Liu, Shouxin
  • 通讯作者:
    Liu, Shouxin
Hydrothermal synthesis of nitrogen and boron co-doped carbon quantum dots for application in acetone and dopamine sensors and multicolor cellular imaging
水热合成氮硼共掺杂碳量子点,用于丙酮和多巴胺传感器和多色细胞成像
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2018.10.075
  • 发表时间:
    2019-02-15
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Liu, Yushan;Li, Wei;Liu, Shouxin
  • 通讯作者:
    Liu, Shouxin
水热炭化制备碳量子点及其应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    化学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘禹杉;吴鹏;李伟;刘守新
  • 通讯作者:
    刘守新
Hydrothermal synthesis of nitrogen-doped carbon quantum dots from microcrystalline cellulose for the detection of Fe3+ ions in an acidic environment
微晶纤维素水热合成氮掺杂碳量子点用于酸性环境中 Fe3 离子的检测
  • DOI:
    10.1039/c7ra08400e
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wu, Peng;Li, Wei;Liu, Shouxin
  • 通讯作者:
    Liu, Shouxin
Ultralight carbon aerogel with tubular structures and N-containing sandwich-like wall from kapok fibers for supercapacitor electrode materials
用于超级电容器电极材料的具有管状结构和木棉纤维含氮三明治壁的超轻碳气凝胶
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2019.227030
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Journal of Power Sources
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Sun Jiaming;Li Wei;Lei E;Xu Zhou;Ma Chunhui;Wu Zhenwei;Liu Shouxin
  • 通讯作者:
    Liu Shouxin

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其他文献

纳米晶纤维素手性向列型液晶相结构的形成、调控及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李伟;曹军;李坚;刘守新
  • 通讯作者:
    刘守新
活性炭负载N掺杂可见光型TiO2-xNy/AC光催化剂的制备及性能研究
活性炭及光活化剂TiO2-xNy/AC的制备及性能研究
  • DOI:
    10.3724/sp.j.1077.2008.00464
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
    Journal of Inorganic Materials
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    陈孝云;刘守新;张显权
  • 通讯作者:
    张显权
水热炭化微晶纤维素制备炭球-活性炭复合材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    林产化学与工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴琼;赵鑫;张双双;刘守新
  • 通讯作者:
    刘守新
酚醛树脂基球形微-介双阶多孔炭的软模板法制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵鑫;李伟;刘守新;李斌
  • 通讯作者:
    李斌
多阶有序多孔炭的软模板法合成与结构控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘守新
  • 通讯作者:
    刘守新

其他文献

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刘守新的其他基金

木质素水热炭化制备长波长手性碳点的形成机理与性能调控规律研究
  • 批准号:
    32371808
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
落叶松苯酚液化物软模板/水热炭化方法制备有序介孔炭球的结构形成与调控机理
  • 批准号:
    31971601
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
纤维素催化水热炭化生成炭球的机理与结构控制
  • 批准号:
    31170545
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
生物质炭吸附材料的光/热催化功能修饰及其对典型室内VOCs污染的净化机制
  • 批准号:
    30771692
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
吸附—光催化双功能活性炭吸附材料的C/TiO_2协同作用机制
  • 批准号:
    30400339
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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]
      
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