金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n/TiO2界面相互作用提升光催化性能的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21573039
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    66.0万
  • 负责人：
    尚庆坤
  • 依托单位：
    东北师范大学
  • 学科分类：
    B0202.催化化学
  • 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

Multi phase interface in photocatalytic system is one of the hot topics and central issues in physical-chemistry research field. TiO2 has been proved as best photocatalytic materials with comprehensive properties, but there are still intrinsic defects. Increasing sunlight availability and photo-induced charge separation efficiency are still key scientific problems in order to overcome these defects. Our research have indicated that metal-(8-hydroxyquinoline-5-XX)n complexes can enhance the visible light photocatalytic property of TiO2 due to its excellent electron transport and visible light adsorption. In this project, an intensity study about interaction between multi phase interfaces, which is a pivotal factor for promoting photocatalytic efficiency, will be carried out. The influence of energy structure, space structure and functional group of complexes，surface crystal structure, surface defect and band energy of TiO2 on the electron injection, transport and separation efficiency between multi phase interfaces will be investigated. The mechanism of enhancing photocatalytic performance of TiO2 and the physical and chemical essence of interface interaction will be revealed combining our theoretical calculations. It is expected to provide a new idea for improving photocatalytic activity of TiO2 and a significant supplement for theoretical research to multi phase photocatalytic process.
光催化体系中的多相界面问题是物理化学研究领域的热点方向和核心问题之一。TiO2虽已被证明是综合性能最佳的光催化材料，但为克服其本征缺陷，提高二氧化钛对太阳光的利用率和光量子分离效率，依然是光催化领域的关键科学问题。我们的前期研究证明，将金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n配合物引入TiO2光催化体系, 配合物卓越的电子传输性能和可见光吸收特性，可有效提高TiO2的可见光催化效能。本课题拟对提升光催化性能的关键因素-界面相互作用进行深入探讨。通过研究配合物的能带结构、空间结构、官能团特性，TiO2的表面晶体结构、表面缺陷、带隙能量等对配合物/TiO2界面电子注入效率和传输、分离效率的影响规律，结合理论计算及各种表征，揭示多相界面间相互作用的物理化学本质及提升二氧化钛光催化性能的机理。本项目不仅为提升二氧化钛的光催化性能提出了新思路，而且对多相光催化过程中物理化学的理论研究提供了重要补充。

结项摘要

为提升TiO2对太阳光的利用率和光量子分离效率，本项目从提升光催化性能的关键因素-界面相互作用入手，围绕这一物理化学研究领域的热点和核心问题，从复合光催化剂的可控制备技术、配合物的性质对提高界面电子注入效率的影响、二氧化钛的形貌特征对提高界面电子传输分离效率的影响、界面相互作用对提升光催化性能的影响机理等四个方面展开了系统研究。本项目成功地将一系列金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n配合物引入TiO2光催化体系，设计制备了多种形貌不同而性能优异的复合光催化剂。通过研究配合物的能带结构、空间结构、官能团特性，TiO2的表面晶体结构、表面缺陷、带隙能量等对配合物/TiO2界面电子注入效率和传输、分离效率的影响规律，结合理论计算及各种表征，掌握了为提升金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n/TiO2光催化性能而对其多相界面相互作用进行调控的技术。利用不同的金属离子、不同的配体形成电子结构和能带结构不同的配合物，实现了对复合光催化剂界面相互作用的调控；通过改变二氧化钛的形貌、引入碳量子点，实现了利用光催化体系中界面相互作用对表面光催化反应的影响和调控，揭示了金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n/TiO2界面相互作用的物理化学本质及提升光催化性能的机理。本项目得到的多种复合光催化剂均可高效、快速降解苯酚、抗生素等有机污染物，并可协同有机污染物的光催化降解和重金属元素的还原过程，进一步提升光催化剂的动力学性能和循环稳定性，为光催化剂的实际应用奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（1）
Effects of electronic structure and interfacial interaction between metal-quinoline complexes and TiO2 on visible light photocatalytic activity of TiO2
金属喹啉配合物与TiO2的电子结构和界面相互作用对TiO2可见光光催化活性的影响
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2016.01.025
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Huang Yanwei;Shang Qingkun;Wang Dan;Yang Shuang;Guan Hongyu;Lu Qin;Tsang Shik Chi
  • 通讯作者：
    Tsang Shik Chi
Novel photocatalytic system Fe-complex/TiO2 for efficient degradation of phenol and norfloxacin in water
新型光催化系统铁络合物/TiO2可有效降解水中苯酚和诺氟沙星
  • DOI：
    10.1016/j.egypro.2012.11.165
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Science of the Total Environment
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wang Xinyue;Sun Yingnan;Yang Lu;Shang Qingkun;Wang Dan;Guo Tongtong;Guo Yihang
  • 通讯作者：
    Guo Yihang
Arenesulfonic acid-functionalized alkyl-bridged organosilica hollow nanospheres for selective esterification of glycerol with lauric acid to glycerol mono- and dilaurate
芳烃磺酸官能化烷基桥有机二氧化硅中空纳米球用于甘油与月桂酸选择性酯化成单月桂酸甘油酯和二月桂酸甘油酯
  • DOI：
    10.1016/j.jcat.2016.07.004
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Journal of Catalysis
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    An Sai;Sun Yingnan;Song Daiyu;Zhang Qingqing;Guo Yihang;Shang Qingkun
  • 通讯作者：
    Shang Qingkun
Construction of heterojunction ZnFe2O4/ZnO/Ag by using ZnO and Ag nanoparticles to modify ZnFe2O4 and its photocatalytic properties under visible light
ZnO和Ag纳米粒子修饰ZnFe2O4异质结ZnFe2O4/ZnO/Ag的构建及其可见光催化性能
  • DOI：
    10.1016/j.matchemphys.2018.08.003
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Materials Chemistry and Physics
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Jun Su;Qingkun Shang;Tongtong Guo;Shaung Yang;Xinyue Wang;Qian Ma;Hongyu Guan;Feng Xu;Shik Chi Tsang
  • 通讯作者：
    Shik Chi Tsang
An effective strategy to improve dynamic and cyclic stability of HQC/TiO 2 photocatalyst by introducing carbon quantum dots or iron ion via metal-complex
通过金属配合物引入碳量子点或铁离子提高HQC/TiO 2 光催化剂动态和循环稳定性的有效策略
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    D;an Ni;Qingkun Shang;Tongtong Guo;Xinyue Wang;Yongmei Wu;Hongyu Guan;Dan Wang;Min Zhang
  • 通讯作者：
    Min Zhang

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磺酰基桥连杯[4]芳烃萃取分离钍与稀土
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    --
  • 发表时间：
    2013
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙玉丽;尚庆坤;王小飞;卢有彩;张志峰;廖伍平
  • 通讯作者：
    廖伍平

其他文献

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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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