理论化学计算研究g-C3N4量子点/石墨烯复合体系:原位VOCs探测及其可见光催化降解

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21607029
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    敖志敏
  • 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：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Volatile Organic Compounds (VOCs) are major pollution components in air. Effective, low cost treatment of VOCs is an important topic of environment research area. Based on the excellent properties of graphite carbon nitride (g-C3N4) on the photocatalysis under visible light irradiation and unique properties of graphene on gas sensors, this project will adopt theoretical chemistry calculations to study g-C3N4 quantum dots/graphene system for in-situ VOCs detection and treatment through photocatalysis under visible light irradiation. Based on the investigation of the adsorption of several typical VOCs molecules on the surface of the composition, different methods will be proposed to optimise the sensing performance for VOCs. At the meantime, different methods will be adopted to tune the band structure of g-C3N4 quantum dots, in order to activate g-C3N4 under visible light and obtain OH• and O2•- radicals for the photodegradation of VOCs. This study is the first time to consider g-C3N4 as the main photocatalyst for VOCs treatment, while the combination of g-C3N4 and graphene to realize in-situ detection and treatment also provides a new ideal for VOCs treatment. The success of this project will facilitate the development of high-performance VOCs sensors and g-C3N4 photocatalysts, and thus provide solid theoretical foundation for the effective, low cost treatment of VOCs.
挥发性有机化合物（VOCs）是目前空气污染物的主要成分之一，其高效、低耗的处理技术是目前环境领域一个重要课题。基于类石墨氮化碳g-C3N4在可见光催化方面的优良特性和石墨烯在气体探测方面的绝佳性能，本项目利用理论化学计算研究g-C3N4量子点/石墨烯复合体系原位VOCs分子探测及其可见光催化降解过程。通过研究几种典型VOCs分子在该体系上吸附，提出有效的调控方法，优化该体系对VOCs分子的探测性能。同时利用多种手段调控g-C3N4量子点的能带结构，使其能在可见光下激发产生OH•和O2•-自由基，从而有效降解VOCs分子。本研究首次考虑应用g-C3N4做为VOCs处理的主要催化剂，同时结合石墨烯实现原位VOCs分子探测及其可见光催化降解。成功实施该项目可以有效促进高性能VOCs气体探测器和g-C3N4可见光催化剂的设计开发，从而为高效、低耗处理VOCs提供坚实的理论基础。

结项摘要

本项目利用理论化学计算研究g-C3N4量子点/石墨烯复合体系原位VOCs分子吸附、探测及其可见光催化降解过程。通过研究几种典型VOCs分子在该体系上吸附，提出有效的调控方法，优化该体系对VOCs分子的探测性能。同时利用多种手段调控g-C3N4量子点的能带结构，使其能在可见光下激发产生OH•和O2•-自由基，从而有效降解VOCs分子。通过本项目确定了g-C3N4量子点/石墨烯复合体系结构，并研究了复合体系的各种性质和单一组元、及相关体系的性质的对比，从气体吸附性能、能带结构、光吸收性能、以及自由基产生的能力等方面研究了VOCs的吸附、探测、及光催化降解性能及机理。本项目的实施圆满完成了预定的研究目标，提出了多个相关的催化剂体系并深入理解了相关的催化机理，并为之后的实验制备及应用提供了理论依据。相关的研究工作发表了SCI论文27篇，已接收待发表2篇。另外培养了培养博士后1名、高水平硕士研究生4名并都已经或有意向读博深造。

项目成果

期刊论文数量（21）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Editorial: Environmental Catalysis and the Corresponding Catalytic Mechanism
社论：环境催化及相应的催化机制
  • DOI：
    10.3389/fchem.2019.00075
  • 发表时间：
    2019-02
  • 期刊：
    Frontiers in Chemistry
  • 影响因子：
    5.5
  • 作者：
    Ao Zhimin;Sun Hongqi;Fullana Andres
  • 通讯作者：
    Fullana Andres
Integrating Biolayer Interferometry, Atomic Force Microscopy, and Density Functional Theory Calculation Studies on the Affinity between Humic Acid Fractions and Graphene Oxide
综合生物层干涉、原子力显微镜和密度泛函理论计算研究腐殖酸组分与氧化石墨烯之间的亲和力
  • DOI：
    10.1021/acs.est.8b05232
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Zhou Qixing;Ouyang Shaohu;Ao Zhimin;Sun Jing;Liu Guanlan;Hu Xiangang
  • 通讯作者：
    Hu Xiangang
Enhanced and one-way absorptance of LiNiO2 thin films in one-dimensional photonic crystals
一维光子晶体中 LiNiO2 薄膜的增强单向吸收
  • DOI：
    10.1063/1.5007818
  • 发表时间：
    2017-12
  • 期刊：
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Yang C. H.;Zhang C.;Ao Z. M.;Wang G. X.
  • 通讯作者：
    Wang G. X.
Enhanced stability and induced magnetic moments of silicene by substitutional doping of nickel
通过镍替代掺杂增强硅烯的稳定性和感应磁矩
  • DOI：
    10.1016/j.cplett.2018.06.003
  • 发表时间：
    2018-08
  • 期刊：
    Chem Phys Lett
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Li Shuang;Ren Ji-Chang;Ao Zhimin;Liu Wei
  • 通讯作者：
    Liu Wei
Topotactic Transformation of Metal-Organic Frameworks to Graphene-Encapsulated Transition-Metal Nitrides as Efficient Fenton-like Catalysts
金属有机框架向石墨烯封装的过渡金属氮化物的拓扑转化作为高效类芬顿催化剂
  • DOI：
    10.1021/acsnano.6b07522
  • 发表时间：
    2016-12-01
  • 期刊：
    ACS NANO
  • 影响因子：
    17.1
  • 作者：
    Li, Xuning;Ao, Zhimin;Wang, Junhu
  • 通讯作者：
    Wang, Junhu

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其他文献

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敖志敏的其他基金

碳活化过硫酸盐水溶液体系吸收降解VOCs的机理探究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    60 万元
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    面上项目
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  • 项目类别：
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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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