孔径调变MOF/TiO2光催化剂复合材料的精准制备及其对室内VOCs的吸附富集与光催化协同降解

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21707020
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    温美成
  • 依托单位：
    广东工业大学
  • 学科分类：
    B0603.大气污染与控制化学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Metal organic framework (MOF) is a new functional material, which its pore size, pore chemical environment and porosity can be well adjusted on molecular level, holds great promise as photocatalyst and absorbent because of its unique property. This project focus on synthesis of MOF/TiO2 nanocomposite and its application on the treatment of indoor Volatile Organic Compounds (VOCs) through synergistic effect of adsorption concerted and photocatalytic oxidation of indoor VOCs. (1) A series of MOF/TiO2 with same topology structure and different physical properties will be synthesized by modulating the multi-dentate ligand. The effect of porosity and surface chemical property of MOFs on selective absorption of VOC will be investigated; (2) The band alignment of composite will be modulated by metal oxide cluster doping to further optimize the removal efficiency of indoor VOCs. Based on the analysis of VOC degradation pathway, systematic characterization of catalysts and analyzing the kinetic reaction model, the effect of the bandgap alignment between MOF and semiconductor on separation of the photo-generated electron and hole will be discussed; (3) Increase of the catalytic active sites by chelating single metal atom on the multi-dentate ligands of MOF; (4) Based on DFT calculation, the intrinsic relationship of different composites on adsorption concerted photocatalytic oxidation of indoor VOCs will be elucidated.
金属有机骨架化合物是一种孔道化学环境、孔尺寸和孔隙率在分子层次上高度可设计性的多功能材料，作为光催化剂和吸附剂具有独特的优势。本课题拟合成具有高比表面积的MOF/TiO2复合材料，以实现对室内VOCs的吸附富集与原位光催化协同降解。(1) 通过对有机多齿配体进行调控，制备一系列具有相同拓扑结构但不同孔化学环境、孔尺寸和孔隙率的复合材料，考察不同孔结构和表界面性质对室内VOC选择性吸附性能影响; (2) 对MOF金属氧化物纳米簇进行掺杂与改性来调节MOF的能带位置或有机配体功能化以实现复合材料的能带剪裁，考察MOF与半导体材料能带构效关系及其对光生电子空穴分离效率的影响；(3) 通过将单原子金属鳌合在有机多齿配体上，形成单原子催化中心，增加复合材料反应活性位点；(4) 结合DFT理论计算，从分子层次上深入探讨其微观反应机制；从而揭示复合材料对污染物的吸附富集与光催化降解协同作用的规律。

结项摘要

挥发性有机化合物（VOCs）作为重要的气态污染物，不仅包括许多有毒有害物质，还是形成有机气溶胶、PM2.5与臭氧的重要前体物。极大地影响环境质量和人体健康,开发高效率的净化材料及工艺技术势在必行。因此，本课题以大比表面积金属有机骨架材料（MOFs）以及有序介孔硅材料为载体，选用二氧化钛、三氧化钼、PdAg和Pd纳米颗粒作为活性组分制备了一系列吸附富集型光热催化剂并应用于典型VOCs催化氧化。主要研究内容如下：（1）通过调节反应时间、半导体种类、MOFs有机配体种类等参数制备了具有不同空间结构和组成的TiO2/MOFs、MoO3-x/MOFs，和Pd/Ti-SBA-15等催化剂；（2）通过对MOF和TiO2空间结构进行进行调整，考查不同复合材料对VOCs吸附性能；（3）单原子Pd和Pd纳米颗粒催化剂的设计与制备，及对不同VOCs催化氧化性能；（4）采用原位红外、质子传递反应飞行时间质谱仪（PTR-TOF MS）等仪器表征催化剂催化氧化过程中产生的中间产物，同时揭示不同VOCs在催化剂表面催化氧化历程及反应机理。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（5）
Advances in Catalytic Oxidation of Volatile Organic Compounds over Pd-Supported Catalysts: Recent Trends and Challenges
钯负载催化剂催化氧化挥发性有机化合物的进展：最新趋势和挑战
  • DOI：
    10.3389/fmats.2020.595667
  • 发表时间：
    2020-10-09
  • 期刊：
    FRONTIERS IN MATERIALS
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Song, Shengnan;Zhang, Siyuan;Wen, Meicheng
  • 通讯作者：
    Wen, Meicheng
Manipulation of plasmon-induced hot electron transport in Pd/MoO3-x@ZIF-8: Boosting the activity of Pd-catalyzed nitroaromatic hydrogenation under visible-light irradiation
Pd/MoO3-x@ZIF-8 中等离激元诱导的热电子传输的操控：提高可见光照射下 Pd 催化硝基芳香族氢化的活性
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2020.119511
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Meicheng Wen;Shengnan Song;Qiuxia Liu;Haibo Yin;Kohsuke Mori;Yasutaka Kuwahara;Guiying Li;Taicheng An;Hiromi Yamashit
  • 通讯作者：
    Hiromi Yamashit
Metal-organic framework-based nanomaterials for adsorption and photocatalytic degradation of gaseous pollutants: recent progress and challenges
金属有机骨架纳米材料吸附与光催化降解气态污染物：最新进展与挑战
  • DOI：
    10.1039/c8en01167b
  • 发表时间：
    2019-04-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL SCIENCE-NANO
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Wen, Meicheng;Li, Guiying;Yamashita, Hiromi
  • 通讯作者：
    Yamashita, Hiromi
PdAg Nanoparticles within Core-Shell Structured Zeolitic Imidazolate Framework as a Dual Catalyst for Formic Acid-based Hydrogen Storage/Production.
核壳结构咪唑沸石框架内的 PdAg 纳米颗粒作为甲酸基储氢/生产的双重催化剂。
  • DOI：
    10.1038/s41598-019-52133-5
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Scientific Reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Wen Meicheng;Mori Kohsuke;Futamura Yuya;Kuwahara Yasutaka;Navlani-Garcia Miriam;An Taicheng;Yamashita Hiromi
  • 通讯作者：
    Yamashita Hiromi
Photocatalytic ozonation mechanism of gaseous n-hexane on MOx–TiO2–foam nickel composite (M = Cu, Mn, Ag): unveiling the role of ˙OH and ˙O2−
MOx-TiO2-泡沫镍复合材料（M = Cu、Mn、Ag）上气态正己烷的光催化臭氧化机理：揭示αOH和αO2的作用
  • DOI：
    10.1039/c8en01291a
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Environmental Science-Nano
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Wei Peng;Qin D;an;Chen Jiangyao;Li Yanxu;Wen Meicheng;Ji Yuemeng;Li Guiying;An Taicheng
  • 通讯作者：
    An Taicheng

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

温美成的其他基金

自由基介导的VOCs大气非均相转化生成有机硫酸脂反应机制研究
  • 批准号：
    42377364
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    49 万元
  • 项目类别：
    面上项目
动力学同位素效应在研究挥发性含硫有机物催化氧化过程中界面迁移转化机制中的应用
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2020
  • 资助金额：
    57 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

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]
关闭
close
客服二维码