晶态庚嗪基氮化碳的合成及其光催化性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21865039
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0906.光能源化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Graphitic Carbon nitride (g-C3N4) has been widely used to settle intractable energy and environmental issues because of its visible light active, cheap, abundant, simple in structure and can be fabrications in large scale. However, the g-C3N4 exhibits unsatisfactory in photocatalytic properties. A possible reason for the poor photcatalytic activities is the inefficiency in separating and transporting of photo-generated electrons and holes due to the unavoidable disordered structure or defects in the noncrystalline carbon nitride. In privous investigate, we found that the shortcomings may mainly origin from the coexist of triazine and heptazine structure. In this proposed project, crystalline heptazine-based carbon nitride, which may inhibit the recombine of photogenerated electron-hole, will be synthesized by using the form of supramolecular aggregates before polycondensation and incorporating ions into melem when it is polymerized. The influence of melem’s purity, condensation time and temperature, and doping ions on the microstructure of crystalline heptazine-based carbon nitride will be analyzed. The mechanism of the excitation, separation, and transmission of photogenerated electron-hole pairs with the microstructure will be clarified. The results of this project are expected to provide experimental foundation and theoretical supports for developing the carbon nitride photocatalyst which has high efficient and stabilizing photocatalytic properties.
氮化碳光催化材料具有可见光响应、成本低廉、结构简单、容易规模化制备等特点,在能源与环境领域极具应用前景。然而,目前报道的氮化碳大都是存在结构缺陷的非晶态材料,其较低的光生电子-空穴分离效率和载流子输运能力,致使其光催化性能不高。在前期工作中我们发现三嗪单元的不规则排列可能是其难以结晶及结构缺陷较多的主要原因。本项目针对氮化碳材料上述缺点,采用多步处理方式,通过熔盐热处理及溶剂热合成工艺制备晶态七嗪基氮化碳,实现光生电子-空穴的有效分离和输运。研究合成条件、前驱物及介质离子对氮化碳微结构的影响规律,分析并阐明材料微结构影响光生电子-空穴的激发、分离、传输的作用机制,获得具有良好光催化性能的晶态七嗪基氮化碳材料,为开发高效、稳定的氮化碳光催化材料提供实验基础和理论依据。

结项摘要

实现太阳能光催化分解水制氢技术的规模化应用是推动氢能源经济的最有竞争力和发展潜力的途径之一。要实现这个目标,制备出高效廉价环保的光催化剂是首要基础。本项目以合成晶态氮化碳为目标,通过设计合成及修饰策略实现氮化碳庚嗪单元的有序组合,进而促进光生载流子的传输实现光生电子-空穴分离效率。首先,我们通过构建的全庚嗪基超分子合成晶态氮化碳,合成的材料光解水制氢效率较PCN提升了58倍。其次,通过多种途径研究了影响碱金属配位晶态氮化碳的因素,发现了不同因素之间影响氮化碳光催化性能的协同作用。此外,我们对氮化碳微结构包括分子结构、材料表面特性也进行了研究,它们从不同的 方向提高材料光催化性能,这些调控策略与氮化碳晶体结构协同作用将是进一步提高其光催化性能的有效途径。本项目为提升氮碳基光催化剂的光催化性能提供了研究基础,拓展了研究思路。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Atomically Dispersed Lewis Acid Sites Meet Poly(ionic liquid)s Networks for Solvent-free and Co-catalyst-free Conversion of CO2 to Cyclic Carbonates
原子分散的路易斯酸位点与聚(离子液体)网络相结合,实现二氧化碳无溶剂、无助催化剂转化为环状碳酸酯
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2022.121463
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Huaitao Peng;Qiuju Zhang;Yinming Wang;Honglin Gao;Nian Zhang;Jing Zhou;Linjuan Zhang;Qiu Yang;Qihao Yang;Zhiyi Lu
  • 通讯作者:
    Zhiyi Lu
High-polycondensation and porous carbon nitride nanosheets for highly efficient photocatalytic hydrogen evolution
高缩聚和多孔氮化碳纳米片用于高效光催化析氢
  • DOI:
    10.1016/j.mtchem.2022.101084
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Materials Today Chemistry
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    L. Bao;Y. Liu;Z. Yu;Y. Xue;S. Yan;Honglin Gao
  • 通讯作者:
    Honglin Gao
Atomically Dispersed High-Density Al-N4 Sites in Porous Carbon for Efficient Photodriven CO2 Cycloaddition.
多孔碳中原子分散的高密度 Al-N-4 位点用于​​高效光驱动 CO2 环加成
  • DOI:
    10.1002/adma.202103186
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Advanced materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Qihao Yang;Huaitao Peng;Qiuju Zhang;Xu Qian;Xu Chen;Xuan Tang;Sheng Dai;Jiajun Zhao;Kun Jiang;Qiu Yang;Jian Sun;Linjuan Zhang;Nian Zhang;Honglin Gao;Zhiyi Lu;Liang Chen
  • 通讯作者:
    Liang Chen
Incorporating p-Phenylene as an Electron-Donating Group into Graphitic Carbon Nitride for Efficient Charge Separation
将对亚苯基作为给电子基团引入石墨碳氮化物中以实现有效的电荷分离
  • DOI:
    10.1002/cssc.201901239
  • 发表时间:
    2019-08-23
  • 期刊:
    CHEMSUSCHEM
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Gao, Honglin;Guo, Yong;Zou, Zhigang
  • 通讯作者:
    Zou, Zhigang

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其他文献

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庚嗪基光催化剂的多策略协同设计及其光解水的构效机理研究
  • 批准号:
    22369024
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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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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