基于生物分级多孔结构的超分子自组装及其对CO2的捕获与催化转换特性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51603052
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0310.其他有机高分子功能材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In view of the current severe environmental problems,in addition to strictly control and reduce the emissions of greenhouse gas CO2, for a lot of CO2 that have emitted,it is no way that can completely meet many requirements such as low cost, large-scale preparation, high efficiency, environmental protection and so on.. The global annual CO2 emissions is about 30 billion tons, and about 20% of them are consumed by marine plankton diatoms through the photosynthesis. As the CO2 concentration in water is very low, while diatoms have evolved an efficient CO2 capture mechanism, that is to transform negative charge HCO3¯ in water into CO2 by carbonic anhydrase (CA) and send them into the cell. After diatoms died the enzyme loss its activity, and the biological CO2 capture process stops. Using porous coordination polymer such as MOFs,ZIFs and COFs to simulate the function of biological eCA in diatoms in this program, assembled porous coordination polymer which can adsorp CO2 itself on the cell wall of diatomite, trying to make dead diatoms to regain the ability to capture CO2, trying to make hundreds of millions of tons of dead algae "coming back to life" on the function of the adsorption of CO2 , and make waste profitable. through the recombination between porous coordination polymer and the Diatomite, Prepared a variety of porous coordination polymer/ Diatomite composite with high CO2 capture and catalytic conversion performance, low cost and large-scale production, and the Diatomite regain the ability to capture CO2, and then study on the mechanism of its high CO2 capture and catalytic conversion, get recycled environmental protection material and clean renewable energy, and put forward new way of thinking for global climate change, greenhouse effect and atmospheric environmental management, etc.
针对严峻的环境气候问题,除严格控制减少温室气体CO2排放外,对已排放的大量CO2,目前尚无一种低成本、高效、绿色环保的方案。.全球每年排放近300亿吨的CO2,其中20%左右由海藻所消耗。海水中CO2浓度很低,海藻进化出了一种CO2捕获机制,即通过碳酸酐酶将水中带负电的HCO3¯ 转化成CO2并送进细胞。海藻死后该酶失去活性,这种生物CO2捕获过程随之停止。 . 本项目拟采用多孔配位聚合物如MOFs,ZIFs和COFs等模拟活硅藻中生物酶的作用,将本身吸附CO2的多孔配位聚合物组装在死硅藻的细胞壁上,试图使得死硅藻重新获得捕获CO2的能力,力图让数亿吨的死硅藻在吸附CO2功能上“起死回生”,变废为宝。通过将多孔配位聚合物与硅藻土复合,制备多种高CO2捕获与催化转换性能的新材料,并研究其机理,得到可循环利用的环保材料和清洁可再生能源,为应对全球气候变化,温室效应和大气环境治理等提出新思路。

结项摘要

针对严峻的环境气候问题,除严格控制减少温室气体CO2排放外,对已排放的大量CO2,目前尚无一种低成本、高效、绿色环保的方案。.全球每年排放近300亿吨的CO2,其中20%左右由海藻所消耗。海水中CO2浓度很低,海藻进化出了一种CO2捕获机制,即通过碳酸酐酶将水中带负电的HCO3¯ 转化成CO2并送进细胞。海藻死后该酶失去活性,这种生物CO2捕获过程随之停止。.本项目采用多孔配位聚合物如MOFs,ZIFs和COFs等模拟活硅藻中生物酶的作用,将本身吸附CO2的多孔配位聚合物组装在死硅藻的细胞壁上,使得死硅藻重新获得捕获CO2的能力,力图让数亿吨的死硅藻在吸附CO2功能上“起死回生”,变废为宝。通过将多孔配位聚合物与硅藻土复合,制备多种高CO2捕获与催化转换性能的新材料,本项目主要研究了基于硅藻(土)结构模板的MOFs复合材料的制备,形貌与结构表征及其对温室气体CO2等的捕获及相关催化转化性能研究,我们研究发现Zr-MOF NU-1000热稳定性很好,我们制备了复合材料NU-1000/Diatom(ite),研究发现其在1atm 273K下对CO2的最大吸附量可以达到19.36wt%,是纯NU-1000同样实验条件下吸附量的3.5倍。在1atm 77K下其对H2的吸附量可达到4.54wt%,这比很多MOFs如MOF-177和HKUST-1的最大吸附性能都还要好,并研究其机理,得到可循环利用的环保材料和清洁可再生能源,为应对全球气候变化,温室效应和大气环境治理等提出新思路。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(5)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Applications of Porous Metal-Organic Framework MIL-100(M) (M = Cr, Fe, Sc, Al, V)
多孔金属有机骨架MIL-100(M)的应用(M = Cr、Fe、Sc、Al、V)
  • DOI:
    10.1021/acs.cgd.8b01353
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Crystal Growth & Design
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhong Guihao;Liu Dingxin;Zhang Jianyong
  • 通讯作者:
    Zhang Jianyong
The most advanced synthesis and a wide range of applications of MOF-74 and its derivatives
MOF-74及其衍生物最先进的合成和广泛的应用
  • DOI:
    10.1016/j.micromeso.2019.03.002
  • 发表时间:
    2019-07-15
  • 期刊:
    MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Xiao, Tong;Liu, Dingxin
  • 通讯作者:
    Liu, Dingxin
The photo-, electro- and photoelectro-catalytic properties and application prospects of porous coordinate polymers
多孔配位聚合物的光、电、光电催化性能及应用前景
  • DOI:
    10.1039/c8ta00494c
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Zhu Haolin;Liu Dingxin;Zou Dianting;Zhang Jianyong
  • 通讯作者:
    Zhang Jianyong
Understanding the Modifications and Applications of Highly Stable Porous Frameworks via UiO-66, Catalysis and Thiols Detection
通过 UiO-66、催化和硫醇检测了解高度稳定的多孔框架的修饰和应用
  • DOI:
    10.1016/j.mtchem.2018.12.004
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Materials Today Chemistry
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Dianting Zou;Dingxin Liu
  • 通讯作者:
    Dingxin Liu
The synthetic strategies of metal-organic framework membranes, films and 2D MOFs and their applications in devices
金属有机骨架膜、薄膜和二维MOFs的合成策略及其在器件中的应用
  • DOI:
    10.1039/c9ta05383b
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Zhu Haolin;Liu Dingxin
  • 通讯作者:
    Liu Dingxin

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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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