具有d10-d10金属间相互作用的银铋三元氧化物的光催化氧化性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21501177
  • 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:
    B0307.化学反应机制
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Photocatalysis oxidation technology is not only used for photocatalytic water splitting, but also for remedying environmental pollution. The practicality of this technology requires a stable, non-toxic and high visible-light active photocatalyst. The latest researches show that the superior photocatalytic activities in some siliver-based oxides, such as Ag3PO4, are correlated with the spatial proximity between Ag ions stabilized by d10-d10 interaction. It is of great importance to make an intensive study of this phenomenon in hope of finding more highly active photocatalysts. In this program, we will investigate the electronic properties and photocatalytic oxidation activity of Ag-Bi-O ternary oxides and Ag-Bi1-xMx-O solid solutions based on their bulk cells and surfaces by using both the density functional methods and experimental methods. These oxides present many types of metal-metal interaction, such as d10-d10s0, d10-d10s2, etc. The potential applications of Ag-Bi-O compounds and Ag-Bi1-xMx-O solid solutions in photocatalytic water splitting and degradation of dye wastewater will be investigated. The effect of the d10-d10 interactions between metals on the photocatalytic properties including the energy band gap, the redox potentials, the mobility and recombination rate of photo-induced carriers, the electronic structure of surface and the energy barrier of photocatalytic water oxidation reaction will be revealed. The structural origin of the photocatalytic oxidation activity and the corresponding optimization mechanism will be investigated. The study will provide theoretical basis towards developing the new visible-light photocatalysts from metal oxides.
光催化氧化技术不仅应用于光分解水,还用于治理环境污染。发展一种稳定、无毒且具有高活性的可见光光催化剂是该技术走向实用化的关键。最新研究表明,金属间d10-d10相互作用是引起Ag3PO4等半导体光催化剂高活性的一个重要原因,对此进行更深入的研究对发现高活性光催化剂具有重要意义。本项目拟结合密度泛函理论方法和实验手段,从体相到表面对一系列包含多种金属间相互作用(d10-d10、d10-d10s2等)的Ag-Bi-O化合物及Ag-Bi1-xMx-O固溶体的能带结构和光催化氧化性能进行系统研究,探索它们在光催化氧化水及光降解有机污染物中的潜在应用价值。考察金属间d10-d10相互作用对体系能隙、氧化还原势、载流子迁移和分离、表面电子结构及表面水氧化反应能垒等光催化性能参数的影响规律,探索银基氧化物光催化活性的结构根源并提出优化机制,为发展新型金属氧化物光催化剂提供理论依据。

结项摘要

光催化氧化技术是解决环境污染问题及能源危机的一个重要手段。寻找一种高效且稳定的光催化剂是提升光催化氧化技术的关键。我们以理论设计与计算为主,结合实验,从体相到表面对一系列银基三元化合物的电子结构和光催化氧化性能进行了系统研究,判断它们在光催化领域的潜在应用价值;针对部分催化剂存在可见光吸收不足及电子空穴复合率高的问题,我们采用掺杂及复合结构两种手段对宽带隙半导体材料光催化性能进行改善;最后,我们结合实验研究了系列催化剂表面产氢和产氧的反应机理。本项目的研究结果对实验获取高效稳定的光催化剂用于太阳能水分解、污染物降解,产氢、产氧等领域具有重要指导意义。相关研究工作在SCI源刊上已发表论文18篇。较好完成了该项目的研究任务。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Centric-to-Acentric Structure Transformation Induced by Stereochemically Active Lone Pair: A New Insight for Design of IR Nonlinear Optical Materials
立体化学活性孤电子对引起的中心到中心的结构转变:红外非线性光学材料设计的新见解
  • DOI:
    10.1039/c9tc00647h
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Lin Hua;Li Yan-Yan;Li Meng-Yue;Ma Zuju;Wu Li-Ming;Wu Xin-Tao;Zhu Qi-Long
  • 通讯作者:
    Zhu Qi-Long
Novel Porous Boron Nitride Nanosheet with Carbon Doping: Potential Metal-Free Photocatalyst for Visible-Light-Driven Overall Water Splitting
具有碳掺杂的新型多孔氮化硼纳米片:用于可见光驱动的整体水分解的潜在无金属光催化剂
  • DOI:
    doi:10.1002/adts.201800174
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Advanced Theory and Simulations
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Wan Qiang;Wei Fenfei;Ma Zuju;Anpo Masakazu;Lin Sen
  • 通讯作者:
    Lin Sen
A Niobium Oxyiodate Sulfate with Strong Second-Harmonic-Generation Response Built by Rational Multi-Component Design
通过合理的多组分设计构建具有强二次谐波产生响应的铌氧碘硫酸盐
  • DOI:
    doi:10.1002/anie.201813122
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Angewandte Chemie International Edition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tang Hong-Xin;Zhang Yu-Xiao;Zhuo Chao;Fu Rui-Biao;Lin Hua;Ma Zu-Ju;Wu Xin-Tao
  • 通讯作者:
    Wu Xin-Tao
Synergistic Effect of Doping and Compositing on Photocatalytic Efficiency: A Case Study of La2Ti2O7
掺杂和复合对光催化效率的协同效应:以 La2Ti2O7 为例
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b12178
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Ma Zuju;Li Yangwen;Lv Yaohui;Sa Rongjian;Li Qiaohong;Wu Kechen
  • 通讯作者:
    Wu Kechen
An effective strategy to achieve deeper coherent light for LiB3O5
实现 LiB3O5 更深相干光的有效策略
  • DOI:
    10.1039/c5tc03814f
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Li Jun;Ma Zuju;He Chao;Li Qiaohong;Wu Kechen
  • 通讯作者:
    Wu Kechen

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其他文献

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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

        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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