双非贵金属催化剂/多孔铋基纳米片复合材料的构筑及光催化性质研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51372173
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Visible-light-responding Bi-based photocatalysts have attracted much attention. The difficulty and bottleneck of current study still remain to improve photocatalytic activities of the materials from the viewpoint of practical applications. The preparation of porous nanosheets can enhance the activities of Bi-based photocatalysts. However, the preparation of Bi-based porous nanosheets by a general route is still a challenging task. On the other hand, the rational loading dual catalysts (one is the reduction catalyst and the other is oxidation one) can further enhance photocatalytic activities of the materials. Nevertheless, these dual catalysts usually contain expensive noble metal elements. In view of the above, this project is dedicated to develop a general solution-phase self-assembly-ligand-anion ion exchange route to synthesize a series of porous Bi-based compounds nanosheets. Furthermore, dual non-precious metal catalysts derived from earth- abundant elements will be loaded on the surfaces of the as-synthesized porous Bi-based compounds nanosheets. The photocatalytic activities of porous Bi-based compounds nanosheets before and after loading dual catalysts under visible light irradiation will be systematically surveyed through the degradation of phenolic pollutants and water splitting. The synergistic catalytic effect among porous Bi-based compounds nanosheets, oxidation catalyst, and reduction catalyst will be explored as well. The transport mechanisms of photogenerated carriers on the interface of catalysts and the relationships between the structures of porous composite catalysts and the photocatalytic properties will be studied in detail. We hope to find the basic rules for fabricating highly efficient dual non-precious metals/porous Bi-based compounds nanosheets composite photocatalysts and provide new idea and method for designing and preparing new types of photocatalysts. The related studies have important academic significance and potential applications.
可见光响应的铋基光催化材料的研究备受关注。如何提高该类材料的光催化活性仍是当前研究的难点与瓶颈。制备多孔结构纳米片可以提升其光催化活性。但是如何发展普适的方法学制备该类材料却是一个科学难题。另一方面,合理负载双催化剂(氧化催化剂和还原催化剂)可进一步增强该类材料的性能,然而这类双催化剂往往需要使用贵金属。鉴于此,本项目旨在发展一种普适的液相自组装-配体-阴离子交换路线合成出系列多孔结构铋基化合物纳米片,研究其在共负载地球上元素丰富的非贵金属氧化催化剂(如Co-Pi)与还原催化剂石墨烯量子点前后,在可见光辐照下,催化降解水体中酚类污染物及分解水的光催化活性,探究双催化剂的协同效应,理解界面载流子的运输机制,揭示多孔异质铋基纳米片复合材料的结构与光催化性能之间的构效关系,为设计和制备高效、可见光响应、可循环利用的新型光催化材料提供新思路和新方法,相关研究具有重要的学术意义和潜在应用前景。

结项摘要

材料的光催化活性与其比表面积、晶面、光谱响应范围、光生载流子的有效分离、以及表面催化活性紧密相关。合理负载助催化剂(氧化催化剂和还原催化剂)可以促进光生载流子的有效分离,增加材料的表面催化活性,从而进一步提高材料的光催化性能。然而,这类催化剂往往需要使用贵金属。鉴于此,本项目开发了几种新型非贵金属助催化剂,包括碳量子点、Fe2O3、Co(OH)2及联吡啶合钴配合物。考虑到多孔纳米片及由二维纳米片与一维纳米线构筑而成的多维材料的结构优点,我们分别发展了一种普适的液相自组装-配体-阴离子交换路线合成出了多孔钒酸铋纳米片及由表面反应驱动的反应路线制备出了CdS纳米线/CdIn2S4纳米片多维结构。通过构筑异质结、实施边工程、采用晶面工程与缺陷工程相结合、利用助催化剂与掺杂相组合、设计多步光生载流子输运过程等策略有效提升了材料的光催化活性。系统研究了助催化剂的功能,物质组成、晶面、掺杂、比表面积、异质结、缺陷等因素对材料光催化性能的影响,揭示了光生载流子的传递过程与光催化反应机理,阐明了光催化材料结构与光催化性能之间的构效关系,为设计和制备高效、可见光响应、可循环利用的新型光催化材料提供新思路和新方法,相关研究具有重要的学术意义和潜在应用前景。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
Indented Cu2MoS4 nanosheets with enhanced electrocatalytic and photocatalytic activities realized through edge engineering
通过边缘工程实现具有增强电催化和光催化活性的锯齿状 Cu2MoS4 纳米片
  • DOI:
    10.1039/c5cp07900d
  • 发表时间:
    2016-03-07
  • 期刊:
    PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Chen, Bang-Bao;Ma, De-Kun;Huang, Shao-Ming
  • 通讯作者:
    Huang, Shao-Ming
Fe2O3-Modified Porous BiVO4 Nanoplates with Enhanced Photocatalytic Activity
Fe2O3 修饰的多孔 BiVO4 纳米板具有增强的光催化活性
  • DOI:
    10.1007/s40820-015-0033-9
  • 发表时间:
    2015-04-01
  • 期刊:
    NANO-MICRO LETTERS
  • 影响因子:
    26.6
  • 作者:
    Cai, Ping;Zhou, Shu-Mei;Huang, Shao-Ming
  • 通讯作者:
    Huang, Shao-Ming
Concave Bi2WO6 nanoplates with oxygen vacancies achieving enhanced electrocatalytic oxygen evolution in near-neutral water
具有氧空位的凹形 Bi2WO6 纳米板在近中性水中实现增强的电催化析氧
  • DOI:
    10.1039/c5ta09536k
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Nie, Zhu-Ping;Ma, De-Kun;Huang, Shao-Ming
  • 通讯作者:
    Huang, Shao-Ming
Various Bismuth Oxyiodide Hierarchical Architectures: Alcohothermal-Controlled Synthesis, Photocatalytic Activities, and Adsorption Capabilities for Phosphate in Water
各种碘氧化铋的层次结构:醇热控制合成、光催化活性和对水中磷酸盐的吸附能力
  • DOI:
    10.1021/am4036702
  • 发表时间:
    2013-11-27
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liu, Quan-Cheng;Ma, De-Kun;Huang, Shao-Ming
  • 通讯作者:
    Huang, Shao-Ming
Cu2PO4OH: Controlled synthesis of various architectures and morphology-dependent 808 nm laser-driven photothermal performance
Cu2PO4OH:各种结构的受控合成和形态依赖的 808 nm 激光驱动光热性能
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2016.11.111
  • 发表时间:
    2017-02-25
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Hu, Xia;Zheng, Xiao-Jie;Ma, De-Kun
  • 通讯作者:
    Ma, De-Kun

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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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