抗污损型金属有机框架水凝胶的制备及海水提铀性能研究

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基本信息

  • 批准号：
    21905066
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    刘琦
  • 依托单位：
    哈尔滨工程大学
  • 学科分类：
    B0505.复合与杂化材料化学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Based on the strategic value of uranium and the limitation of uranium mineral resources, the extraction of uranium from seawater, as a recharge of traditional ore-type uranium resources, is of great significance to support the rapid development of China's nuclear power industry. This project intends to introduce the concept of balanced charge polyelectrolyte with antifouling properties, which controlling the proportion of oppositely charged polyelectrolytes and cross-linking with different metal ions to form a polyelectrolyte hydrogel material, and then in situ reacting with the ligand to form a metal organic framework polyelectrolyte hydrogel with anti-bioadhesion as uranium adsorption material. The relationship between different metal organic framework polyelectrolyte hydrogel adsorbents and their adsorption properties will be investigated. The competitive experiments between uranyl ions and coexisting ions in simulated seawater will be carried out to confirm the selectivity of the adsorbents. Combining theoretical calculations with the spectra of the adsorbents before and after uranium adsorption, the adsorption mechanisms of uranyl ions on the hydrogels will be investigated. This study is instructive for the controlled synthesis, structure-activity relationship and anti-fouling mechanisms of metal-organic framework polyelectrolyte hydrogel uranium adsorbent, and provides ideas for the development of novel high-efficiency materials to extract uranium from seawater.
基于铀的战略价值以及铀矿产资源的有限性，从海水中提取铀作为传统矿石类铀资源的补给，对于支撑我国核电事业的快速发展具有重要意义。本项目拟引入具有防污性能的平衡电荷聚电解质，通过调控带相反电荷的聚电解质的比例，并与不同金属离子交联形成聚电解质水凝胶材料，再与配体反应，原位形成兼有抗生物粘附作用的金属有机框架聚电解质水凝胶铀吸附材料；考察不同金属有机框架聚电解质水凝胶吸附材料与其吸附性能的关系；开展在模拟海水条件下吸附材料对铀酰离子和共存离子的竞争吸附实验；结合理论计算及吸附剂吸附铀酰离子前后的光谱学数据，探讨金属有机框架聚电解质水凝胶对铀酰离子的吸附机理。该研究对金属有机框架聚电解质水凝胶铀吸附剂的可控合成、构效关系和防污机制具有指导意义，为发展新型高效海水提铀材料提供思路。

结项摘要

本项目构筑了具有水稳定性、分级孔隙率和抗生物污损的金属有机框架双网络聚电解质水凝胶吸附材料和抗污损型多孔网络结构聚丙烯酰胺基水凝胶材料。通过结构表征、模拟海水吸附实验和防污实验等系统地评价了水凝胶吸附材料对铀酰离子的吸附选择性能。项目通过引入平衡电荷聚电解质或防污活性物质赋予水凝胶材料抗污损性能，在实际应用中可抑制海水中污损生物细菌、海藻等的黏附，提高吸附剂表面活性位点的利用率。所制备的抗污损型水凝胶吸附剂在接近海水pH下对铀酰离子均具有较高的吸附容量和吸附选择性。综合模拟海水和实海试验结果，抗污损型ZIF-67金属有机框架聚电解质水凝胶的性能最为优异，其优异的性能源于其独特的双网络结构，即带相反电荷的海藻酸钠和聚乙烯亚胺之间的静电相互作用的第一网络结构和N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联的聚丙烯酰胺链的第二网络所交织形成的平衡电荷双网络聚电解质结构，其类似两性离子的表面即起到防污作用，又提供了丰富的吸附活性基团位点，使其具有较好的吸附选择性，为解决海水提铀研究所面临的海洋生物污损问题提供新思路。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Anti-Biofouling and Water—Stable Balanced Charged Metal Organic Framework-Based Polyelectrolyte Hydrogels for Extracting Uranium from Seawater
抗生物污垢和水——稳定平衡带电金属有机框架基聚电解质水凝胶用于从海水中提取铀
  • DOI：
    10.1021/acsami.0c03007
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhenyuan Bai;Qi Liu;Hongsen Zhang;Jing Yu;Rongrong Chen;Jingyuan Liu;Dalei Song;Rumin Li;Jun Wang
  • 通讯作者：
    Jun Wang
Functionalized GO-doped double network antibacterial hydrogels for efficient uranium extraction from seawater
功能化GO掺杂双网络抗菌水凝胶用于从海水中高效提取铀
  • DOI：
    10.1016/j.desal.2022.115993
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Desalination
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Jiahui Zhu;Linan Zhao;Dalei Song;Jing Yu;Qi Liu;Jingyuan Liu;Rongrong Chen;Sun Guo;Jun Wang
  • 通讯作者：
    Jun Wang
Anti-bacterial and super-hydrophilic bamboo charcoal with amidoxime modified for efficient and selective uranium extraction from seawater
含偕胺肟改性的抗菌和超亲水竹炭，用于高效、选择性地从海水中提取铀
  • DOI：
    10.1016/j.jcis.2021.03.154
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Ying Wang;Zaiwen Lin;Hongsen Zhang;Qi Liu;Jing Yu;Jingyuan Liu;Rongrong Chen;Jiahui Zhu;Jun Wang
  • 通讯作者：
    Jun Wang
A chitosan-graphene oxide/ZIF foam with anti-biofouling ability for uranium recovery from seawater
具有抗生物污垢能力的壳聚糖-氧化石墨烯/ZIF泡沫用于从海水中回收铀
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2019.122850
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Xuejie Guo;Haocheng Yang;Qi Liu;Jingyuan Liu;Rongrong Chen;Hongsen Zhang;Jing Yu;Milin Zhang;Qi Liu;Jun Wang
  • 通讯作者：
    Jun Wang
Ultra-high mechanical property and multi-layer porous structure of amidoximation ethylene-acrylic acid copolymer balls for efficient and selective uranium adsorption from radioactive wastewater
偕胺肟化乙烯-丙烯酸共聚物球的超高机械性能和多层多孔结构用于放射性废水中高效选择性铀吸附
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2021.130722
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Chemosphere
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Ying Wang;Zaiwen Lin;Qi Liu;Jiahui Zhu;Jingyuan Liu;Jing Yu;Rongrong Chen;Peili Liu;Jun Wang
  • 通讯作者：
    Jun Wang

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    2016-06-25
  • 期刊：
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    刘琦
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    陶峰;陈林提;程美令;于丽丽;刘琦
  • 通讯作者：
    刘琦

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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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