具有分级结构的钛酸钙基高活性光催化剂的制备及构-效关系研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51102208
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    魏晓
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    E02.无机非金属材料
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

当前光催化材料的低量子效率、低太阳光利用率以及分离困难等缺点是制约光催化技术在污水处理中应用的主要瓶颈和难题。本项目旨在设计开发出在紫外-可见光范围内高活性的具有分级结构的钛酸钙基光催化材料，解决大比表面积和高结晶度的矛盾和光催化剂不易分离的难题。通过广泛研究水热条件对成核-生长过程的影响，阐明钛酸钙分级结构的生长机制，实现可控制备。探明钛酸钙分级结构中纳米单元的聚集方式、独特的微观形貌及缺陷状态对光催化性能的影响规律，为进一步提高光催化活性奠定基础。通过引入d(8)金属元素，调制能带结构，实现钛酸钙分级结构在可见光照射下的高催化活性。本研究项目将为开发用于污水处理的高效实用的光催化材料提供理论和技术支持。

结项摘要

围绕钙钛矿结构氧化物光催化剂的制备方法、显微结构控制以及紫外/可见光光催化性能，对钛酸钙微纳结构及其掺杂固溶体和钛酸铅八面体纳米晶及二氧化钛/钛酸铅异质结构的构效关系展开了系统研究。研究了合成工艺条件（包括原料、水热温度、时间、表面活性和溶剂种类等）对钛酸钙树枝晶微观结构的影响规律，并制备了具有不同微观形貌的钛酸钙微纳结构，探明了这些微纳结构的生长机制，以及显微结构对光催化性能的影响规律。采用有机胺作溶剂，改变溶剂种类，溶剂热合成了钛酸钙纳米方块、星形结构和微米管等微纳结构。合成了钛酸钙/氢氧化钙复合光催化剂，光催化活性是纯钛酸钙的7.8倍，是商用P25的1.7倍，循环测试性能优良，具有良好的产业化前景。采用共沉淀-水热法成功制备了锆掺杂的钛酸钙，随着锆掺杂浓度提高，产物微观形貌由纯钛酸钙的树枝晶形貌逐渐演变成由大量片状颗粒组装而成的等级结构，比表面积增大。另一方面，由于Zr4+离子半径大于Ti4+离子半径，掺杂后会导致TiO6八面体畸变，造成微区结构无序，产生氧空位，进而提高了光催化性能。随着锆掺杂浓度增大，样品整体尺寸增大，有利于光催化剂分离及重复利用。在可见光催化剂探索方面，合成了具有增强的可见光光催化活性的钛酸铅八面体结构纳米晶。在水热反应过程中引入硝酸锂作为添加剂，通过在纳米晶表面形成Li-O键，调制产物的微观形貌，制备了钛酸铅八面体结构纳米晶。八面体纳米晶暴露面为8个等效的{111}晶面，与钛酸铅纳米片、钛酸钙树枝晶及P25相比，具有增强的可见光光催化活性。通过二步法制备了单晶二氧化钛/钛酸铅纳米纤维异质结构，界面处尖锐且结晶性好，获得了较高的可见光光催化活性。本项目研究成果将在水体和空气净化保护领域具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

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）
Octahedral-shaped perovskite nanocrystals and their visible-light photocatalytic activity
八面体钙钛矿纳米晶及其可见光光催化活性
  • DOI：
    10.1039/c4cc01118j
  • 发表时间：
    2014-01-01
  • 期刊：
    CHEMICAL COMMUNICATIONS
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Yin, Simin;Tian, He;Han, Gaorong
  • 通讯作者：
    Han, Gaorong
Growth and Bending-Sensitive Photoluminescence of a Flexible PbTiO3/ZnO Nanocomposite
柔性 PbTiO3/ZnO 纳米复合材料的生长和弯曲敏感光致发光
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    ACS Applied Materials Interfaces
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Shan Jiang, Zhaohui Ren, Simin Yin, Siyu Gong, Yi
  • 通讯作者：
    Shan Jiang, Zhaohui Ren, Simin Yin, Siyu Gong, Yi
Phase-Modi？ed Up-Conversion Luminescence in Er-Doped SingleCrystal PbTiO3 Nano？bers
掺铒单晶 PbTiO3 纳米纤维中的相位调制上转换发光
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Siyu Gong, Zhaohui Ren, Shan Jiang, Ming Li, Xian;Gaorong Han
  • 通讯作者：
    Gaorong Han
Direct Atom-by-Atom Chemical Identification of Nanostructures and Defects of Topological Insulators
拓扑绝缘体纳米结构和缺陷的直接原子对原子化学识别
  • DOI：
    10.1021/nl401186d
  • 发表时间：
    2013-06-01
  • 期刊：
    NANO LETTERS
  • 影响因子：
    10.8
  • 作者：
    Jiang, Ying;Wang, Yong;Zhang, Ze
  • 通讯作者：
    Zhang, Ze
Self-assembly and formation mechanism of single-crystal SrTiO3 nanosheets via solvothermal route with ethylene glycol as reaction medium
以乙二醇为反应介质的溶剂热法单晶SrTiO3纳米片的自组装及形成机制
  • DOI：
    10.1039/c3ce40571k
  • 发表时间：
    2013-08
  • 期刊：
    CRYSTENGCOMM
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Xu Gang;Huang Xiaoqiang;Zhang Yanfang;Deng Shiqi;Wei Xiao;Shen Ge;Han Gaorong
  • 通讯作者：
    Han Gaorong

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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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