识别-富集-分解化学毒剂的固载功能离子液体设计合成

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21876204
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    66.0万
  • 负责人：
    习海玲
  • 依托单位：
    中国人民解放军军事科学院防化研究院
  • 学科分类：
    B0609.生物安全与防护化学
  • 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

The obvious gap between the state's chemical emergency demand and protective materials, the principles of fluorescence recognition, adsorption enrichment, and catalytic decomposition for chemical warfare agents are integrated based on the functional regulation of ionic liquids. A novel immobilized functional ionic liquid will be prepared by immobilization of alkaline functional ionic liquids on surface of inner pore of nanometal oxides with spherical-shell structures, and then coupling fluorescent quantum dots. The novel immobilized functional ionic liquids can achieve the coupling effects in real-time detection, efficient enrichment, and rapid decomposition for chemical warfare agents. Thus, this study is of great significance to enhance abilities of our country's chemical safety and defense technology.
针对国家化学应急需求与防护材料功能现状的突出矛盾，本课题以离子液体的功能调控为基础，集成荧光识别、吸附富集和催化分解原理，通过碱性功能离子液体固载于球壳结构纳米氧化物内孔表面，荧光量子点偶联在纳米金属氧化物表面的途径，设计合成新型固载功能离子液体。通过在其中构建特异反应微环境，对化学毒剂分子反应方向进行诱导和控制，并显著提升化学毒剂的分解速度和效率，达到对毒剂的实时可视化检测、高效富集和快速分解功能的一体化。这将有效提升我国多功能防护材料的研制和开发水平，对提升我国化学安全防护技术能力具有重要意义。

结项摘要

针对国家化学应急需求与防护材料功能现状的突出矛盾，本研究以提高离子液体与载体界面的相互作用着手，将离子液体，荧光材料和载体材料，通过层层组装和原位合成等手段，在分子水平上实现对于化学毒剂富集-识别-分解功能的耦合，开发出具有自消毒能力和特异识别功能相结合的新型功能材料。1.构建对芥子气及其模拟剂具有快速灵敏检测的ILs/SRB-NB荧光检测体系 1min内对芥子气模拟剂2-CEES的检测限为1.2×10-6 M，对芥子气的灵敏度达0.6×10-6 M，同时还具有良好的抗干扰能力，可用于现场检测芥子气，并利用LC/MS和DFT揭示了反应机理。2.制备的具有核壳结构的固载离子液体Fe3O4/UiO66-NH2/ILs@mSiO2对2-CEES的消毒半衰期仅为1.12min，表现出对2-CEES优异的催化降解性能，并检测主要产物和推测了反应机理；此外该材料还对于神经毒剂模拟剂DMNP表现出较快的分解能力，主要原因在于ILs促进DMNP溶解，同时协同UiO66-NH2将DMNP分解，产生黄色4-硝基苯酚，从而可以实现对于DMNP的富集、分解和检测。3.制备了8种Zr-MOF材料（PCN-222、UiO-66、PCN-222-dehyd、MOF-525、MOF-808等）研究了其对神经毒剂模拟剂DMMP和2-CEES的吸附情况，发现UiO-66、PCN222等对于DMMP的吸附量分别高于7和8mmol/g，对2-CEES的吸附量分别高于3和9mmol/g，可用于表面有毒害物质的快速吸附分离；同时通过表征确定了不同模拟剂在MOF材料上的吸附位点，吸附主要影响因数等。4.利用UiO66-NH2模拟磷酸水解酶，开发出对有机磷农药和神经毒剂模拟剂具有高特异识别的生物传感器，其对于DENP的检测限可达23.8 ng/ml，检测时间仅需8min，并将UiO66-NH2固载在纸张、衣物等表面可有效识别DENP。最后上述材料与离子液体复合制备出固载离子液体复合涂层材料[HMIm]HCO3/PCN-222/PVP等，还能进一步将吸附的毒害物质分解为无害小分子化合物。总之本研究不但揭示离子液体与载体材料之间在分子层级的协同作用/阐明多协同作用分解毒剂的机制，而且还能实现固载离子液体对化学毒剂的吸附富集－实时显示－原位消毒，有力的促进功能离子液体在化学安全防护领域的应用。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（4）
High-efficiency capture of ammonia using hierarchically porous Zr-MOF nanoarchitectures under ambient conditions: Thermodynamics, kinetics, and mechanisms
在环境条件下使用分级多孔 Zr-MOF 纳米结构高效捕获氨：热力学、动力学和机制
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2022.135764
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Xinbo Wang;Zhilu Liu;Ganggang Li;Guoxia Jiang;Yue Zhao;Li Li;Kai Li;Guojie Liang;Song Gao;Hailing Xi;Song Li;Ruqiang Zou
  • 通讯作者：
    Ruqiang Zou
锌-胺改性氢氧化锆对氮氧化物的净化性能及其净化机理
  • DOI：
    10.12030/j.cjee.201911023
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    环境工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王馨博;栗丽;李凯;梁国杰;赵越;苏茹月;栾志强;习海玲
  • 通讯作者：
    习海玲
Enhanced Adsorption and Mass Transfer of Hierarchically Porous Zr-MOF Nanoarchitectures toward Toxic Chemical Removal
分层多孔 Zr-MOF 纳米结构的增强吸附和传质以去除有毒化学物质
  • DOI：
    10.1007/s10828-021-09123-7
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Xinbo Wang;Ruyue Su;Yue Zhao;Wenhan Guo;Song Gao;Kai Li;Guojie Liang;Zhiqiang Luan;Li Li;Hailing Xi;Yusheng Zhao
  • 通讯作者：
    Yusheng Zhao
Super-hydrophobic and photocatalytic antimicrobial activity of iodine-doped ZnO nanoarray films
碘掺杂ZnO纳米阵列薄膜的超疏水和光催化抗菌活性
  • DOI：
    10.1039/d1nj05706e
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Yingxin Xiao;Shitong Han;Hailing Xi;Yubo Jin;Huaxiang Lin;Rusheng Yuan;Jinlin Long;Xuxu Wang
  • 通讯作者：
    Xuxu Wang
A turn-on fluorescent probe based on N-(rhodamine-B)-thiolactam-2-n-butane with ionic liquids for selective and sensitive detection of mustard gas stimulant
基于 N-(罗丹明-B)-硫代内酰胺-2-正丁烷的离子液体开启荧光探针，用于选择性、灵敏地检测芥子气兴奋剂
  • DOI：
    10.1039/d0ay02248a
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    ANALYTICAL METHODS
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Li Daxue;Xi Hailing;Han Shitong;Zhao Sanping
  • 通讯作者：
    Zhao Sanping

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TiO2光催化降解乙酰甲胺磷
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  • 作者：
    习海玲;韩世同;左言军;张建宏
  • 通讯作者：
    张建宏
DECP在纳米TiO2上气固光催化的FT
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  • 发表时间：
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    分子催化2007，21(6),585-589
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  • 通讯作者：
    习海玲
光催化分解气态毒剂实验方法研究
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  • 发表时间：
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  • 作者：
    习海玲;韩世同;问县芳
  • 通讯作者：
    问县芳
金属有机框架MIL-53(Fe)可见光催化还原水中U(Ⅵ)
  • DOI：
    10.13227/j.hjkx.201809022
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
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  • 作者：
    闫增元;习海玲;袁立永
  • 通讯作者：
    袁立永
半导体光催化研究进展与展望
  • DOI：
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    --
  • 期刊：
    化学物理学报,
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩世同;习海玲;史瑞雪;付贤智;王绪绪
  • 通讯作者：
    王绪绪

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光催化分解化学毒剂机理研究
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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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