新型铋系纳米光催化剂的设计、制备及其在甲苯氧化制苯甲醛中的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21401054
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0305.结构化学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Most of photocatalysts developed in the past are suffering drawbacks such as visible-light absorption is weak, recombination of photogenerated charge carriers is serious, photocatalytic activity is low and so on. Considering that most of bismuth-containing photocatalysts show strong absorption in visible-light region. It is aimed to develop highly efficient (high activity, selectivity and stablilty) bismuth-containing composite photocatalysts and their applications in the selective oxidation of toluol into benzaldehyde in this project. How to design and prepare these photocatalysts will be the key research issue. The following method will be adopted in this project: (1) combine bismuth-containing photocatalysts with other semiconductors or synthesis of nonstoichiometric bismuth-containing photocatalysts to adjust its band energies to coincide with redox potential between reactants and products, (2) by creating oxygen vacancy on the surface of photocatalysts and introduce dye-sensitization process to further improve the photocatalytic activities of the composite photocatalysts, (3) by employing varied techniques to characterize the physiochemical properties (e.g., composition, band energy, vacancies on the surface, surface acidity and basicity, etc.) of the as-synthesized catalysts, (4) in situ techniques and trapping agent to capture the active sites and active species in the reaction process. We will also study the relationship between the catalytic performance and the structure of the catalysts so as to clarify the plausible reaction mechanism. It can be deduced that this project will bring about highly efficient photocatalysts for controllable preparation benzaldehyde at mild reaction conditions. Additionally, the research results will provide important information for the design of other high-efficiency photocatalysts under visible-light irradiation.
针对目前光催化剂对可见光的响应弱、光生载流子容易复合、光催化活性低等不足,结合铋系光催化剂具有可见光吸收强的特点,本项目拟开展高效铋系光催化剂的设计、制备以及其在甲苯选择性氧化制备苯甲醛中的应用研究。研究的重点是高效光催化剂的设计和制备。研究内容主要有:(1)合成具有特殊形貌的非化学计量比铋系光催化剂和构建含铋的复合光催化剂体系来调节铋系光催化剂的能带结构;(2)在催化剂表面构造氧空位、引入染料敏化过程等提高复合光催化剂的活性;(3)通过多种表征技术探究催化剂的组成、能带结构、表面性质等物理化学性质,采用原位表征技术以及活性基团捕获技术研究催化反应过程中的活性基团。关联催化剂的结构与其性能之间的定性、定量关系。本项目的成功实施,有望揭示铋系光催化剂在甲苯直接氧化制备苯甲醛过程中的催化机理,为苯甲醛的合成提供绿色可行的方法,还为合成高效可见光催化剂提供重要参考信息。

结项摘要

针对目前光催化剂对可见光的响应弱、光生载流子容易复合、光催化活性低等不足,结合铋系光催化剂具有可见光吸收强的特点,本项目通过含铋纳米半导体光催化材料的可控制备实现特定形貌的构建;通过掺杂、半导体的复合等实现铋系半导体光催化剂能带结构调控;通过光催化剂表/界面结构的调控实现光生载流子的高效分离,成功制备了多种具有自主知识产权的含铋纳米光催化材料;通过关联光催化剂的结构与光催化剂性能之间的构效关系,研究催化反应过程中的活性基团、反应中间产物等,对催化反应机制有了初步认识。此外,还开发了用于有机污染物降价、水分解制氢、光催化环己烷选择性氧化制备环己酮和环己醇(KA油)、光催化二苯甲酮及其衍生物合成等的高效光催化材料。本项目的成功实施,有望揭示铋系光催化剂在有机物选择性氧化过程中的催化机理,为重要有机中间体的合成提供绿色可行的方法,还为合成高效可见光催化剂提供重要参考信息。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
Fabrication of two-dimensional porous CdS nanoplates decorated with C3N4 nanosheets for highly efficient photocatalytic hydrogen production from water splitting
制备装饰有 C3N4 纳米片的二维多孔 CdS 纳米板,用于高效光催化水分解制氢
  • DOI:
    10.1016/j.catcom.2017.05.029
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Catalysis Communications
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    He Jie;Chen Lang;Yi Zi-Qi;Ding Du;Au Chak-Tong;Yin Shuang-Feng
  • 通讯作者:
    Yin Shuang-Feng
Enhanced catalytic performance in CH3Br conversion to benzene, toluene, and xylene over steamed HZSM-5 zeolites
蒸煮 HZSM-5 沸石增强了 CH3Br 转化为苯、甲苯和二甲苯的催化性能
  • DOI:
    10.1039/c7cy00334j
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang Peng;Chen Lang;Xie Jun;Li Hang;Au Chak-Tong;Yin Shuang-Feng
  • 通讯作者:
    Yin Shuang-Feng
Controlled synthesis of graphitic carbon nitride/beta bismuth oxide composite and its high visible-light photocatalytic activity
石墨氮化碳/β氧化铋复合材料的可控合成及其高可见光催化活性
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2015.01.023
  • 发表时间:
    2015-05-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Xiong, Miao;Chen, Lang;Yin, Shuang-Feng
  • 通讯作者:
    Yin, Shuang-Feng
CdS Nanowires Decorated with Ultrathin MoS2 Nanosheets as an Efficient Photocatalyst for Hydrogen Evolution
超薄 MoS2 纳米片修饰的 CdS 纳米线作为高效析氢光催化剂
  • DOI:
    10.1002/cssc.201501544
  • 发表时间:
    2016-03-21
  • 期刊:
    CHEMSUSCHEM
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    He, Jie;Chen, Lang;Yin, Shuang-Feng
  • 通讯作者:
    Yin, Shuang-Feng
三乙烯四胺修饰介孔ZrO_2的合成及其CO_2吸附性能研究(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    湖南师范大学自然科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈盛;杨泛明;陈浪
  • 通讯作者:
    陈浪

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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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