梯度型MoS2(1-x)Se2x/TiO2复合纳米结构阵列太阳能转化制氢及其失效控制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51772255
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    李红星
  • 依托单位：
    湘潭大学
  • 学科分类：
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In recent years, the artificial design of nanostructures for hydrogen production by solar energy is receiving great attention. Narrow band-gap alloy semiconductors with tunable chemical composition recently become a research hotspot in nanoscience and nanotechology, due to their great potential applications in future optoelectronic and energy devices. This program is aim to explore the alloy hybrid nanostructures integrated with gradient-type MoSe2(1-x)S2x/TiO2 light absorption matrix and Co-Pi water oxidation catalyst (WOC) for solar-water splitting. With proper composition grading in MoSe2(1-x)S2x/TiO2 hybrids, band gap engineering as well as continuous light responses for hydrogen generation from water-splitting among a wide range of solar spectrum should be realized. Thereafter, by studying the aging progress, disabled time and reliability of the photoelectrodes under condition of service, the oxygen evolution catalyst Co-Pi with self-hearing feature will be introduced to overcome the problem of self-degradation in MoSe2(1-x)S2x/TiO2 narrow bandgap semiconductors. Our program will provide new paradigms for designing 1D nanoframework/alloy light absorber/WOC photoanode to simultaneously enhance light absorption, charge separation/transport and surface water oxidation reaction for efficient and stable solar fuel application.
近年来，人工设计纳米结构用于太阳能转化制氢正受到极大的关注。本项目拟采用集梯度型吸光基质与析氧电催化于一体的办法来综合提升复合光电极的光电转换效率和抗光致失效本领。研究具有核/壳结构的MoSe2(1-x)S2x/TiO2新宽谱纳米异质结制备及其多功能集成复合光解水微观结构调控和性能优化。研究梯度型MoSe2(1-x)S2x吸光壳层的化学组份对光吸收带边、吸收强度，光生电子和空穴分离、复合，界面电荷的传递和俘获等的影响。通过探索使役条件下复合光电极的失效规律、失效时间以及可再生条件总结和分析失效原因并进行失效控制研究。研究获取具有自主知识产权的失效控制新方法以及纯无机析氧催化剂Co-Pi诊断下MoS2(1-x)Se2x/TiO2复合宽谱吸光异质结光解水的稳定机制，为进一步探索宽光谱、持久型太阳能转化制氢应用提供科学依据。

结项摘要

光子吸收和表面催化转化是光解水制氢领域的两个关键问题，然而广泛的研究结果表明单一半导体光电极在实现高效光解水制氢方面面临着极大的效率瓶颈。本项目主要探索复合光电异质结中能带梯度、表面析氧催化与太阳能转化制氢之间的构效关系，并开展使役条件下复合光电极的失效和可再生条件研究。4年来项目进展顺利，课题组重点围绕TiO2复合光电极中的光子吸收、表界面调控以及Co-Pi等助催化剂修饰后光电极表面的析氧催化机理开展了系列研究。按照计划，完成了以TiO2为电子传输层与MoSx、MoS2xSe2(1-x)、BiVO4、α-Fe2O3等窄带隙吸光材料复合后的光电化学制氢能性研究。结果表明，以上窄带材料在拓宽复合光电极光谱吸收范围，提升光电催化制氢效率方面起到积极作用。与此同时，通过在使役条件下催化剂的可靠性研究，探明了Co-Pi做为析氧助催化剂在水的光电化学氧化还原反应过程中具有的自修复效应，并结合实验和理论阐明了Co-Pi在降低反应能垒和提升窄带隙材料光电化学制氢稳定性等方面的内在机理。项目所取得的研究成果为长效化太阳能转化制氢应用进程中的相关物理和化学问题提供了较为重要的科学依据。

项目成果

期刊论文数量（22）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
N-doped anatase TiO2 as an efficient electron transport layer for mesoporous perovskite solar cells
N掺杂锐钛矿型TiO2作为介孔钙钛矿太阳能电池的高效电子传输层
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Applied Physics Express
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Guohua Yin;Gang Liu;Lili Ke;Rong Mo;Hongxing Li
  • 通讯作者：
    Hongxing Li
Graphene Layers-wrapped FeNiP Nanoparticle Embedded in Nitrogen-doped Carbon Nanofiber as an Active and Durable Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction
嵌入氮掺杂碳纳米纤维中的石墨烯层包裹的 FeNiP 纳米粒子作为析氧反应的活性和耐用电催化剂
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Electrochimica Acta
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Rong Mo;Sa Wang;Hongxing Li;Jin Li;Sui Yang;Jianxin Zhong
  • 通讯作者：
    Jianxin Zhong
Two-dimensional Bi(2)Se(3) nanosheet based flexible infrared photodetector with pencil-drawn graphite electrodes on paper.
基于二维 Bi2Se3 纳米片的柔性红外光电探测器，纸上铅笔绘制石墨电极
  • DOI：
    10.1039/c9na00745h
  • 发表时间：
    2020-02-18
  • 期刊：
    Nanoscale advances
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
  • 通讯作者：
Introduction of nitrogen defects into a graphitic carbon nitride framework by selenium vapor treatment for enhanced photocatalytic hydrogen production
通过硒蒸气处理将氮缺陷引入石墨氮化碳骨架以增强光催化产氢
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2019.01.085
  • 发表时间：
    2019-05
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Rong Mo;Jin Li;Yonghua Tang;Hongxing Li;Jianxin Zhong
  • 通讯作者：
    Jianxin Zhong
Flexible, heat-resistant photodetector based on MoS2nanosheets thin film on transparent muscovite mica substrate
基于透明白云母基板上的 MoS2 纳米片薄膜的柔性耐热光电探测器
  • DOI：
    10.1088/1361-6528/abbb4b
  • 发表时间：
    2021-01-08
  • 期刊：
    NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Bao, Yunxia;Han, Jianfu;Huang, Kai
  • 通讯作者：
    Huang, Kai

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其他文献

曲波变换三维地震数据去噪技术
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    --
  • 发表时间：
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    --
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    --
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    李红星
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    --
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    --
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    白国良

其他文献

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基于多元硫属合金半导体纳米材料的太阳能电池制备及其性能研究
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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

        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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