SAPO-5分子筛表面过渡金属-氧孤立结构激元的构建及其对CO2活化与光催化转化机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21902030
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0202.催化化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The poor activity of CO2 molecules, the easy recombination of the delocalized photongenerated carriers on the semiconductor photocatalysts and the unclear photocatalytic mechanism are the open questions in the photocatalytic reduction of CO2. It was found that the electrons from the locally excited isolated meta-oxo species on the surface of molecular sieve could directly reduce CO2 without the separation process. Thus, this proposal proposes a new idea to develop well-defined isolated metal-oxo species on the surface of SAPO-5 molecular sieves through a surface organometallic chemistry method. These isolated species activated under UV and visible light irradiation to form the located excited electron-hole pairs which could activate and transform CO2 molecules efficiently. We will prepare these isolated species on the surface of SAPO-5 by a grafting reaction of transition metal complex. The adsorption and activation states of the reactant molecules, such as CO2, on the photocatalysts, will be investigated in detail. The interaction relationship between CO2 and the surface microstructures of molecular sieve will be uncovered. Furthermore, we will also study the reaction efficiency and product distribution toward the photocatalytic reduction of CO2 with H2O. The main influence factors on the reduction efficiency and reaction direction of CO2 will also be analyzed. The effects of the component, structure, and surface state of the catalysts on the photocatalytic activity and stability will be clarified. Also, the transformation of CO2 molecules on the interface of the catalysts will be elucidated. Finally, probable photocatalytic mechanisms will be proposed. These studies may establish a foundation to design and develop the new photocatalysts for the efficient reduction of CO2.
针对CO2分子难活化、半导体催化剂离域的光生载流子易复合和光催化还原分子机制不清楚等问题,基于分子筛表面局域化激发态的电子无需分离可直接还原CO2分子的发现,本项目提出用表面金属有机化学的思路和方法在SAPO-5分子筛上构筑含孤立过渡金属-氧物种的新思路;其可在紫外和可见光下产生局域的电子-空穴对激发态,且能有效地活化转化CO2分子。项目将采用过渡金属有机配合物的接枝反应在SAPO-5分子筛表面制备该物种,系统研究CO2等反应物分子在其上的吸附、活化状态,揭示CO2分子与分子筛表面微观结构的相互作用;详细评价CO2用H2O还原的光催化反应效率和产物分布,分析影响CO2还原效率和反应方向的主要因素,指出系列材料的组成-结构-表面态等对其光催化活性和活性稳定性的影响;阐明CO2分子在催化剂界面的转化过程,提出光催化反应机制模型。该研究可为设计开发具有高效还原CO2性能的新型光催化剂奠定基础。

结项摘要

本项目发展了系列SAPO-5基、钛基、铌基、氮化碳复合材料等二维纳米片光催化剂。这些二维纳米片材料在CO2还原和光解水方面表现出了优异的性能和催化活性稳定性。同时为了提升其光催化活性,进一步利用过渡金属修饰等方法来构建复合材料。研究了二维纳米片制备条件对于材料质量的影响,探讨了这一系列材料的组成、结构、表面态等对光催化性能的影响。利用分子光谱和原位表征手段,揭示了这些材料光催化反应过程本质。通过原位红外实验揭示了光催化还原CO2为CO的反应体系中,起主要作用的活性物种为表面吸附活化的CO2-,吸附的H2O起到提供质子的作用。这些研究成果将对超薄二维纳米片光催化剂的制备、结构调控以及分子水平上认识光催化作用提供重要的学术性指导作用,有效推动了光催化领域的发展。

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)
Interfacial reconstruction of 2D/2D ZnIn2S4/HNb3O8 through Nb-S bonds for efficient photocatalytic H-2 evolution performance
通过 Nb-S 键重构 2D/2D ZnIn2S4/HNb3O8 界面,实现高效光催化 H-2 析出性能
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2021.110007
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Materials and Design
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Xia Yuzhou;Zhu Shuying;Liang Ruowen;Huang Renkun;Yan Guiyang;Liang Shijing
  • 通讯作者:
    Liang Shijing
Elemental sulfur supported on ultrathin titanic acid nanosheets for photocatalytic reduction of CO2 to CH4
超薄钛酸纳米片负载元素硫用于光催化还原 CO2 为 CH4
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2022.156224
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Suwei Lu;Wanru Liao;Weihang Chen;Min-Quan Yang;Shuying Zhu;Shijing Liang
  • 通讯作者:
    Shijing Liang
Alkaline Co(OH)2-Decorated 2D Monolayer Titanic Acid Nanosheets for Enhanced Photocatalytic Syngas Production from CO2
碱性 Co(OH)2 修饰的二维单层钛酸纳米片用于增强 CO2 光催化合成气生产
  • DOI:
    10.1021/acsami.1c08251
  • 发表时间:
    2021-08-03
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liao, Wanru;Chen, Weihang;Liang, Shijing
  • 通讯作者:
    Liang, Shijing
Selective photocatalytic reduction CO2 to CH4 on ultrathin TiO2 nanosheet via coordination activation
通过配位活化在超薄 TiO2 纳米片上选择性光催化还原 CO2 为 CH4
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2021.120000
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhiwen Wang;Qiang Wan;Yingzhang Shi;Huan Wang;Yueyue Kang;Shuying Zhu;Sen Lin;Ling Wu
  • 通讯作者:
    Ling Wu
Rationally designed ultrathin Ni(OH)2/titanate nanosheet heterostructure for photocatalytic CO2 reduction
合理设计的超薄Ni(OH)2/钛酸盐纳米片异质结构用于光催化CO2还原
  • DOI:
    10.1016/j.gce.2021.12.006
  • 发表时间:
    2022-09-01
  • 期刊:
    GREEN CHEMICAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liao, Wanru;Lu, Suwei;Liang, Shijing
  • 通讯作者:
    Liang, Shijing

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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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