多功能负载型催化剂活性中心的组装和功能优化

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21273198
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0202.催化化学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

A multi-functional solid catalyst is the ideal alternate of the mixed "metal + NaOH" and "metal + acid" for the selective oxidation of alcohols (especially those polyols). And the preparation and characterization of these solid catalysts with several kinds of active centers (such as acid/base, metal/alloy nanoparticles, hydrogen spillover etc.) is a hard work in catalysis, materials and surface science. Designing efficient solid-state catalysts would be easier if we knew which parts of them do what (Nature 439, 548 (2 February 2006)), but the main challenge is how to assembly different kinds of active centers at the atomic scale onto one solid support, and how to map the difference of these active centers before and after cooperated with others..The main objective of this project is to design, synthesize and characterize several types of multifunctional solid catalysts with the active centers such as dehydration (hydrolysis) and hydrogenation (dehydrogenation) via self-assembly method. And the performance of these catalysts will be investigated and compared in detail in the selective oxidation and hydrogenolysis of glycerol. The properties of these active centers such as acid/base strength, the metal/alloy particle size/crystal structure and their optimized composition will be characterized and discussed with their catalytic performance. The role and reaction mechanism of these active centers in the selective oxidation and hydrogenolysis of glycerol will be investigated via in-situ Raman, FTIR and NMR. .The main contents of this project includes (1) preparation and characterization a series of solid acids (such as Zn-Al-O), solid bases (such as Mg-Al-O) and coexisted acid-base (such as Zn-Mg-Al-O) via controlled calcination of multi-layered or single-layered double hydroxide; (2) preparation and characterization a series of mesoporous structure Na(H)-ZSM5 and Na(H)-Beta with controlled amount of active cites; (3) modification of active carbon, multiwall carbon nanotubes and graphene with different strengthened and controlled amount of acid-base active centers; (4) synthesis of metal (or alloy) particles with controlled size and crystal structure on the surface of above solid acid/base; (5) investigation of the catalytic performance of these solid acid/base, metal (alloy) particles and multifunctional catalysts in the selective oxidation and hydrogenolysis of glycerol; and (6) investigation of the adsorption, activation and reaction mechanism of glycerol over these mono-functional catalysts, multi-functional catalysts via in-situ Raman, FTIR and NMR.
用于复杂反应、具有多功能、多类活性中心的固体催化剂的制备和功能优化在化学、材料等领域都具有重要的意义和应用前景,是该领域的研究热点和前沿。本项目拟通过自组装技术制备系列具有加氢(脱氢)、脱水(水合)等多类活性中心共存的负载型催化剂;揭示组装过程中不同活性中心间相互作用的本质和协同规律,在原子水平上实现对多功能固体催化剂自组装过程的调控,并根据目标反应的特点设计制备系列具有复合功能的催化剂;考察这些催化剂在甘油转化中的活性、作用规律和不同活性中心间的协同机理。项目以催化剂表面多类活性中心间的协同规律研究为指导、以原位及动态表征技术为支撑,通过在催化剂表面组装可以协同催化目标反应的多类活性中心,建立多层次、多组份的可控自组装新方法,发展功能导向的自组装新体系和新技术;研究多类活性中心在催化剂表面上可控组装的过程及调控规律、以及这些具有多类活性中心的催化剂在新能源利用和复杂化学反应中的作用规律。

结项摘要

可用于复杂反应、具有多功能、多类活性中心的固体催化剂的组装和功能优化在化学、材料等领域都具有重要的意义和应用前景,是该领域的研究热点和前沿。本项目在国家自然科学基金的资助下,先后探索了零维材料(磁性球形氧化铁颗粒)、一维材料(碳纳米管、碳纤维、金属纳米棒)、二维材料(石墨烯、水滑石)和三维材料(碳纳米管柱撑的石墨烯、水滑石)的表面及体相中具有加氢、脱水等多类催化活性中心的组装方法,制备出结构新颖、活性突出的催化剂,探索了这些催化剂在硝基化合物、烃类、不饱和醛以及甘油的氧化及氢解等反应中的活性规律。初步实现了固体表面不同种类催化活性中心的可控组装、揭示了这些活性中心在系列目标反应中的协同作用机理;建立并完善了组装后负载型催化剂的表征方法、活性检测方法和反应机理的原位表征手段。在本项目的资助下,先后发表SCI论文23篇(其中一区论文7篇)、国际会议论文10篇、申请国家发明专利14件(其中2件已授权)、培养硕博士研究生8人、参加国际国内学术会议8人次。技术创新:①在石墨烯复合催化材料、纳米碳管复合催化材料和水滑石基催化材料的绿色、快速合成等方面取得重要的突破;②在甘油等多元醇的活化和转化反应机理的研究技术中取得重要进展。新发现:①水滑石表面高分散铜基催化剂的制备、表征及其在甘油转化反应中的活性规律;②石墨烯表面高分散活性金属的组装及其在加氢、偶联、氨氧化反应中的活性规律等成果引起国内外研究同行的重点关注和积极评价。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Production of C2 and C3 polyols from d-sorbitol over hydrotalcite-like compounds mediated bi-functional Ni–Mg–Al–Ox catalysts
类水滑石化合物介导的双功能Ni-Mg-Al-Ox催化剂上d-山梨醇生产C2和C3多元醇
  • DOI:
    10.1016/j.fuproc.2015.08.008
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    Fuel Processing Technology
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Li-Ping Zheng;Juan-Juan Shi;Shui-Xin Xia;Zhao-Yin Hou
  • 通讯作者:
    Zhao-Yin Hou
SnO2-isolated Pt3Sn alloy on reduced graphene oxide: an efficient catalyst for selective hydrogenation of C=O in unsaturated aldehydes
还原氧化石墨烯上的 SnO2 隔离 Pt3Sn 合金:不饱和醛中 C=O 选择性加氢的有效催化剂
  • DOI:
    10.1039/c5cy00393h
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    CATALYSIS SCIENCE %26 TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shi Juanjuan;Zhang Mengyuan;Du Weichen;Ning Wensheng;Hou Zhaoyin
  • 通讯作者:
    Hou Zhaoyin
Hydrogenolysis of glycerol over Cu-substituted hydrocalumite mediated catalysts
铜取代水铝钙石介导的催化剂上甘油的氢解
  • DOI:
    10.1016/j.clay.2015.09.002
  • 发表时间:
    2015-12
  • 期刊:
    Applied Clay Science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liping Zheng;Shuixin Xia;Zhaoyin Hou
  • 通讯作者:
    Zhaoyin Hou
Selective oxidation of glycerol over nitrogen-doped carbon nanotubes supported platinum catalyst in base-free solution
无碱溶液中氮掺杂碳纳米管负载铂催化剂对甘油的选择性氧化
  • DOI:
    10.1016/j.catcom.2015.08.002
  • 发表时间:
    2015-10
  • 期刊:
    Catalysis Communication
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Juanjuan Shi,;Yanyan Sun,;Wenshen Ning;Zhaoyin Hou
  • 通讯作者:
    Zhaoyin Hou
Production of 2,5-dimethylfuran from 5-hydroxymethylfurfural over reduced graphene oxides supported Pt catalyst under mild conditions
温和条件下还原氧化石墨烯负载 Pt 催化剂由 5-羟甲基糠醛生产 2,5-二甲基呋喃
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2015.09.047
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    FUEL
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Shi, Juanjuan;Wang, Yingyu;Hou, Zhaoyin
  • 通讯作者:
    Hou, Zhaoyin

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其他文献

Oxidation of glycerol with oxygen in a base-free aqueous liquid phase over Pt/AC and Pt/MWNTs catalysts
在 Pt/AC 和 Pt/MWNT 催化剂上,在无碱水相中用氧气氧化甘油
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Catalysis Letters
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    侯昭胤
  • 通讯作者:
    侯昭胤
常压下Pt-Bi双金属催化剂上甘油选择性氧化(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Chinese Journal of Catalysis
  • 影响因子:
    16.5
  • 作者:
    梁丹;崔世玉;高静;王军华;陈平;侯昭胤;LIANG Dan1, CUI Shiyu2, GAO Jing1, WANG Junhua1, C
  • 通讯作者:
    LIANG Dan1, CUI Shiyu2, GAO Jing1, WANG Junhua1, C
甘油氢解用固体超强碱负载的铜催化剂(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑丽萍;袁振乐;夏水鑫;陈平;侯昭胤
  • 通讯作者:
    侯昭胤
Catalytic activation of CH4 and CO2 to synthesis gas on Gd2O3 -modified Ni/SiO 2
Gd2O3 修饰 Ni/SiO 2 催化活化 CH4 和 CO2 制合成气
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    侯昭胤
  • 通讯作者:
    侯昭胤
非碱性条件下不同粒径的碳载体负载Pt催化剂上甘油的选择性氧化(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Chinese Journal of Catalysis
  • 影响因子:
    16.5
  • 作者:
    张梦媛;梁丹;聂仁峰;吕秀阳;陈平;侯昭胤;ZHANG Mengyuan1,LIANG Dan1,NIE Renfeng1,LU Xiuyang
  • 通讯作者:
    ZHANG Mengyuan1,LIANG Dan1,NIE Renfeng1,LU Xiuyang

其他文献

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多元醇选择性氧化反应中二维催化材料的制备及作用机理研究
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AI项目解读示例

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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