SPR金属/金红石纳米棒复合体的构筑与改性及其可见光催化醇选择性氧化的性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21706044
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0803.反应工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Utilizing sunlight to drive the photocatalytic selective alcohol oxidation is of great significance to develop the future green chemical techniques. How to enlarge the visible light adsorption, facilitate the photogenerated charge separation and improve the adsorption of reactants are the key scientific problems to develop the green chemical technique of highly effective selective alcohol oxidation driven by visible light. This project intends to first construct the plasmonic metal Bi, Au nanoparticle-rutile nanorod composite then introduce ionic liquid [C1tespim]Beti to modify the surface of rutile nanorod, aiming at realizing the highly effective visible-light photocatalytic selective benzyl alcohol oxidation. Plasmonic metals Bi and Au with surface plasmon resonace (SPR) effect could enlarge and modulate the visible-light adsorption; rutile nanorod with suitable conduction band (CB) position could serve as the thermodynamic election energy platform for the hot electrons of supported plasmonic metals hence is capable of significantly improving the photogenerated charge separation; [C1tespim]Beti would facilitate the adsorption of O2 and alcohol. Basing above, this project intends to construct and modify the plasmonic metal nanoparticle-rutile nanorod composite as the highly effective photocatalytic systems to realize the aerobic selective alcohol oxidation under visible light irradiation. The techniques including time-resolved surface photovoltage,in situ infrared spectroscopy and theoretical calculation are applied to deeply investigate the kinetics of charge transfer and separation of the photocatalyst as well as the mechanism of the surficial photochemical process, which assists to obtain the insight of strategies to improve the photocatalytic activity. This project will back up the development of the highly effective green photocatalytic organic transformations.
利用太阳能催化醇选择性氧化对发展未来绿色化工技术具有重要意义。如何增强可见光吸收、促进电荷分离及改善反应物的表面吸附,是发展高效可见光催化醇选择性氧化的关键科学问题。本项目拟构筑等离子共振(SPR)金属纳米粒子Bi、Au与金红石纳米棒的复合体光催化体系,并进一步以离子液体[C1tespim]Beti对复合体金红石纳米棒进行表面改性,以实现高效的可见光催化醇选择性氧化。利用Bi、Au的SPR效应扩展和调控可见光吸收;利用金红石纳米棒合适的导带位置为SPR热电子提供合适的热力学电子能量平台,促进光生电荷分离;利用离子液体表面改性促进光催化剂表面对O2和醇的吸附。结合气氛控制/时间分辨的表面光电压、原位红外等技术及理论计算深入研究光催化剂的电荷转移、分离、传输等动力学及电荷进一步引发表面化学反应过程机制,深入洞察改善性能的策略。该项目将为发展高效绿色的光催化转化有机物的化工技术提供支持。

结项摘要

本项目发展了基于钛基材料及氮化碳等新型复合光催化材料,实现了高效的光催化芳香醇有氧选择性氧化及CO2还原等重要光催化转化过程。具体针对影响光催化性能的可见光吸收不足,光生电荷分离较差及催化效率较低等关键科学问题,通过引入具有可见光响应组分(如具有等离子共振效应金纳米颗粒及宽可见光吸收半导体材料)拓展可见光吸收;通过引入具有合适能级位置的传统半导体或有机半导体作为合适能量电子平台构建异质结促进光生电荷分离;通过引入特定电子结构的金属纳米颗粒/位点捕获光生载流子同时提供催化功能促进反应物分子活化,从而实现系列高活性复合光催化材料构筑。此外,采用气氛控制的稳态及瞬态表面光伏技术,准原位电子顺磁共振谱及荧光光谱及原位红外光谱等技术,结合理论计算揭示了光生电荷分离过程机制及后续催化过程,从而对复合光催化材料的构效关系进行了深入探究。

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(1)
Synthesis of Si–O-Bridged g-C3N4/WO3 2D-Heterojunctional Nanocomposites as Efficient Photocatalysts for Aerobic Alcohol Oxidation and Mechanism Insight
Si-O-桥g-C3N4/WO3 2D-异质结纳米复合材料的合成作为高效光催化剂用于有氧酒精氧化和机理洞察
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.9b00711
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Sun Liqun;Li Bin;Chu Xiaoyu;Sung Ning;Qu Yang;Zhang Xuliang;Khan Imran;Bai Linlu;Jing Liqiang
  • 通讯作者:
    Jing Liqiang
Synergetic Subnano Ni- and Mn-Oxo Clusters Anchored by Chitosan Oligomers on 2D g-C3N4 Boost Photocatalytic CO2 Reduction
壳聚糖低聚物锚定的协同亚纳米 Ni- 和 Mn-Oxo 簇促进 2D g-C3N4 光催化 CO2 还原
  • DOI:
    10.1002/solr.202000472
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Solar-RRL
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hu Kang;Li Zhijun;Bai Linlu;Yang Fan;Chu Xiaoyu;Bian Ji;Zhang Ziqing;Xu Hui;Jing Liqiang
  • 通讯作者:
    Jing Liqiang
Improved Visible-Light Activities of Rutile Nanorod by Comodifying Highly Dispersed Surface Plasmon Resonance Au Nanoparticles and HF Groups for Aerobic Selective Alcohol Oxidation
通过共修饰高度分散的表面等离子共振金纳米颗粒和 HF 基团改善金红石纳米棒的可见光活性,用于有氧选择性酒精氧化
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.8b03222
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Lu Hongwe;Qu Yang;Sun Liqun;Chu Xiaoyu;Li Jiadong;Liu Y;uo;Bai Linlu;Jing Liqiang
  • 通讯作者:
    Jing Liqiang
Synthesis of Ni2+ cation modified TS-1 molecular sieve nanosheets as effective photocatalysts for alcohol oxidation and pollutant degradation
Ni2阳离子改性TS-1分子筛纳米片的合成作为酒精氧化和污染物降解的有效光催化剂
  • DOI:
    10.1016/s1872-2067(20)63555-0
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chinese Journal of Catalysis
  • 影响因子:
    16.5
  • 作者:
    Khan Imran;Chu Xiaoyu;Liu Y;uo;Khan Salman;Bai Linlu;Jing Liqiang
  • 通讯作者:
    Jing Liqiang
Ultrathin Phosphate-Modulated Co Phthalocyanine/g-C(3)N(4)Heterojunction Photocatalysts with Single Co-N-4(II) Sites for Efficient O(2)Activation
超薄磷酸盐调制 Co 酞菁/g-C(3)N(4) 异质结光催化剂,具有单个 Co-N-4(II) 位点,可有效激活 O(2)
  • DOI:
    10.1002/advs.202001543
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Science
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Chu Xiaoyu;Qu Yang;Zada Amir;Bai Linlu;Li Zhijun;Yang Fan;Zhao Lina;Zhang Guiling;Sun Xiaojun;Yang Zhao-Di;Jing Liqiang
  • 通讯作者:
    Jing Liqiang

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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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