改性金属有机框架结构材料吸附放射性核素及机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    21876178
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    66.0万
  • 负责人：
    李家星
  • 依托单位：
    中国科学院合肥物质科学研究院
  • 学科分类：
    B0608.放射化学与辐射化学
  • 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

Metal-organic Frameworks (MOFs) is a novel kind of organic-inorganic functional materials with high surface area and high porosity, thus engendering great application prospects in nuclear wastewater treatment. In this project, MOFs will be synthesized by optimized traditional methods and further modified with functional groups to form modified acid resistance MOFs materials(mMOFs), which will be characterized fully by various analysis techniques. The adsorption behavior, regenerability, adsorption mechanisms of radionuclides on mMOFs under different experimental conditions, and the relationship between the adsorption capacity and the modified functional groups of mMOFs will be investigated via batch adsorption, microstructure characterization and computational chemistry analysis. Further, techniques to affix those mMOFs to common substrates will be developed to study their potential for practical application. The results of this project will support develop a new kind of material and method in radionuclide pollution cleanup in the future.
金属有机框架(MOFs)是一类具有高比表面积、高孔隙率的有机-无机杂化功能材料，在放射性废水处理中具有很大的应用前景。本项目拟先宏量合成MOFs材料再进一步修饰功能化官能团得到改性耐酸性MOFs(mMOFs)，并对该材料进行分析表征。采取宏观静态吸附法与微观表征，结合理论计算模拟，研究放射性核素在mMOFs材料上的吸附行为、再生循环利用性能，阐明mMOFs材料与核素相互作用机理，揭示mMOFs材料结构及表面改性的官能团与放射性核素吸附行为之间的内在关联规律。同时，对吸附性能优异的mMOFs材料进行固定化处理，并考察其实际应用性能。本项目开展为探索放射性污染治理提供一种新的材料和方法，具有重要的科学意义。

结项摘要

金属有机框架(MOFs)材料具有高比表面积、高孔隙率，是一种优良吸附剂材料，在放射性废水处理中具有很大的应用前景。本项目宏量合成了几类MOFs材料和改性mMOFs材料及衍生MOF碳材料，并对该材料进行分析表征。采取了宏观静态吸附法与微观表征，研究核素在mMOFs材料上的吸附及电吸附行为、再生循环利用性能，阐明mMOFs材料与核素相互作用机理，揭示mMOFs材料结构及表面改性的官能团与放射性核素吸附行为之间的内在关联规律。同时，也初步得到了固定mMOFs的纤维材料，具有一定的实际应用价值。本项目开展为探索放射性污染治理提供一种新的材料和方法，具有重要的科学意义。. 其中Cu基MOFs材料，一步合成法条件温和，能宏量合成，其吸附铀酰容量高达591.8mg/g，有望工程化生产。有机功能分子改性的氨基磺酸基mMOFs材料，在高离子强度对核素锶和铯离子具有良好的吸附性能，EDTA改性的mMOFs材料对Eu3+、Hg2+和Pb2+等重金属离子的吸附容量为195.2、371.6、357.9 mg/g。通过掺杂双金属室温下宏量合成了吸附性能高于ZIF-67的Fe/CoZIF-67材料，最大吸附容量为552.19mg/g。将吸附性能优异的MOFs材料材料成功固定在纤维上形成Th-Ni@PP，对Re(VII)的吸附容量近300 mg/g，为实现mMOFs材料在海水提铀等领域的工程化提供了技术参考。另外，MOF材料衍生的多孔碳电极材料在电化学吸附核素表现出具有优良的性能，该电极材料在1.2V条件下对铀酰的最大电吸附容量为582.46 mg/g，这对MOF材料用于CDI技术富集核素具有一定的指导意义。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Pseudocapacitive deionization of uranium(VI) with WO3/C electrode
WO3/C 电极赝电容去离子化铀(VI)
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2020.125460
  • 发表时间：
    2020-10-15
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Zhou, Jian;Zhou, Hongjian;Li, Jiaxing
  • 通讯作者：
    Li, Jiaxing
Efficient removal of Sr2+ and Cs+ from aqueous solutions using a sulfonic acid-functionalized Zr-based metal–organic
使用磺酸功能化的 Zr 基金属有机物有效去除水溶液中的 Sr2 和 Cs
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Wu Jin;Zhang Yingzi;Zhou Jian;Cao Ruya;Wang Chengming;Li Jiaxing;Song Yuntao
  • 通讯作者：
    Song Yuntao
MOF-derived CoN/N-C@SiO2 yolk-shell nanoreactor with dual active sites for highly efficient catalytic advanced oxidation processes
MOF衍生的CoN/N-C@SiO2蛋黄壳纳米反应器具有双活性位点，用于高效催化高级氧化过程
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2019.122670
  • 发表时间：
    2020-02-01
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Zhang, Shouwei;Gao, Huihui;Li, Jiaxing
  • 通讯作者：
    Li, Jiaxing
Performance of MXene incorporated MOF-derived carbon electrode on deionization of uranium(VI)
MXene 掺入 MOF 衍生的碳电极对铀 (VI) 去离子的性能
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2021.132702
  • 发表时间：
    2022-02
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Zhang Yingzi;Zhou Jian;Wang De;Cao Ruya;Li Jiaxing
  • 通讯作者：
    Li Jiaxing
U(VI) immobilization properties on porous dual metallic M/Co(II) zeolitic imidazolate framework (ZIF-67) (M=Fe(III), Ni(II), Cu(II)) nanoparticles
多孔双金属 M/Co(II) 沸石咪唑酯骨架 (ZIF-67)（M=Fe(III)、Ni(II)、Cu(II)）纳米颗粒上 U(VI) 的固定特性
  • DOI：
    10.1016/j.seppur.2022.121931
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Separation and Purification Technology
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Duan Shengxia;Liu Jian;Wu Lishun;Lin Feng;Meng Xiangyan;Tang Ke;Li Jiaxing
  • 通讯作者：
    Li Jiaxing

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  • 作者：
    李家星;贺西平;刘豆豆
  • 通讯作者：
    刘豆豆

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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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