基于金属/半导体间协同作用提高Au/Ag@半导体复合纳米粒子近红外光热效应

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51671094
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    李村成
  • 依托单位：
    济南大学
  • 学科分类：
    E0106.金属低维与亚稳材料
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The material with photothermal conversion property in the near-infrared (NIR) region is the foundation for the phtothermal therapy of tumor. Gold (Au) nanomaterials are commonly used as NIR photothermal agent. But it is not suitable for large-scale application because of its high cost. The rod- or plate-like Au/Ag composite nanoparticles (NPs), which are mainly composed of Ag, not only have an excellent NIR surface plasmon resonance (SPR) absorption, but also have low cost. This project will focus on the enhancement of the NIR photothermal effect of Au/Ag NPs through the synergistic contribution of metal and semiconductor. A series of Au/Ag@semiconductor composite NPs will be prepared by using stable oxide semiconductor such as ZnO and TiO2, etc. as coating materials through the liquid phase deposition method. The controlled experiments will be performed to systematically investigate the influence of the composition and thickness of coating materials on the stability and photothermal conversion effect of Au/Ag composite NPs. The relationship between morphology and photothermal efficiency of the product will be studied to reveal the enhancement of the NIR photothermal efficiency of Au/Ag composite NPs induced by the synergistic contribution of metal/semiconductor. A regulation will be acquired for tailoring the photothermal efficiency of Au/Ag@semiconductor NPs. Ag-based nanomaterials with high stability and NIR photothermal efficiency will be raionally synthesized by optimizing the experimental parameters. This will provide material foundation and theoretical basis for the practical application such as photothermal therapy of tumor and others diseases in the future. The importance of this project is therefore significant not only in pure science but also in practical application.
近红外光热转换材料是肿瘤光热治疗技术的材料基础。Au纳米材料是一种常用的近红外光热剂，但其价格十分昂贵，不适合规模化应用。由Ag为主要成分构筑的棒状或片状Au/Ag复合纳米粒子不仅具有优良的近红外SPR吸收特性，且价格低廉。本项目拟利用金属/半导体间协同作用，开展增强Au/Ag复合纳米粒子近红外光热效应研究。以ZnO、TiO2等性能稳定的氧化物半导体做包覆层，通过液相沉积法制备Au/Ag@半导体复合纳米粒子；系统研究包覆层材质、厚度对Au/Ag复合纳米粒子光热效应与稳定性的影响；建立产物结构与光热效应间的关系，揭示半导体包覆层对Au/Ag纳米粒子近红外光热效应增强的金属/半导体协同作用机理；获得Au/Ag@半导体复合纳米粒子光热效应调控规律；实现高效稳定的Ag基近红外光热功能材料的控制合成，为肿瘤等疾病的近红外光热治疗提供物质基础和理论指导。显然，本项目具有十分重要的科学意义和实用价值。

结项摘要

在本项目资助下，项目负责人及团队成员在不同形貌Au纳米粒子控制合成基础上，以Au纳米粒子作种子，在乙二醇溶液中发展了一种Au@Ag纳米粒子快速种子诱导合成方法，成功制备了一系列具有显著可见-近红外SPR吸收性能的Au@Ag纳米棒、立方块；详细研究了种子形貌、反应温度、还原剂浓度、碱的种类浓度等实验参数对Ag在Au纳米粒子表面沉积生长及最终产物结构的影响；提出了Au@Ag纳米粒子形成机制，获得了Au@Ag纳米棒近红外SPR吸收性能精准调控策略，实现了其近红外SPR吸收性能大范围精确调控（600-1400 nm）。随后利用水中Hg2+离子浓度与Au@Ag纳米棒的SPR吸收、胶体颜色间构效关系，发展了一种Hg2+离子可视化检测方法；为了提高Au@Ag纳米棒在应用过程中的光热稳定性，发展了一种液相化学沉积包覆技术，以Cu2O、聚多巴胺（PDA）等作包覆材料，开展了Au@Ag纳米粒子表面包覆研究工作：在碱性条件下，以盐酸羟胺为还原剂，在乙二醇/水混合溶液中制备了Cu2O壳层厚度不同的Au@Ag@Cu2O核壳纳米棒；以氨水作催化剂，在乙醇体系中通过控制多巴胺（DA）单体聚合及PDA在贵金属纳米粒子表面沉积，获得了一系列Au@Ag@PDA、Au@PDA核壳纳米粒子，系统研究了产物性能与壳层厚度的关系；研究表明，Au@Ag@PDA核壳纳米棒具有优良的光热转化效率与良好的光热稳定性；采用液相原位硫化技术成功制备了具有可见-近红外SPR吸收的Au@Ag@Ag2S核壳纳米粒子，并掺杂到TiO2光电阳极，构建了等离子体光谱增强型染料敏化太阳能电池(DSSCs)。结果表明，Au@Ag@Ag2S纳米粒子不仅提高DSSCs系统中染料的捕光能力，而且有效抑制了光电转换过程中电荷复合、增强电子传输，进而提高DSSCs的光电转换效率。此外，采用种子生长法在水溶液中获得了具有优良近红外光吸收与电催化性能AuPd合金纳米棒。总之，通过本项目研究，我们成功获得了一系列具有独特光吸收及催化性能的Au@Ag、AuPd、Au@Ag@Cu2O、Au@Ag@PDA等纳米粒子，为近红外光热治疗、DSSCs、光催化、等离子体光学、生物化学传感等方面应用提供了一定的物质基础与理论指导。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
Au@Ag@Ag2S Heterogeneous Plasmonic Nanorods for Enhanced Dye-sensitized Solar Cell Performance
Au@Ag@Ag2S异质等离子体纳米棒增强染料敏化太阳能电池性能
  • DOI：
    10.1016/j.solener.2019.04.079
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Solar Energy
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Qisheng Liu;Yiqiang Sun;Mingming Yao;Bo Xu;Guangning Liu;Muhammad Bilal Hussain;Kejian Jiang;Cuncheng Li
  • 通讯作者：
    Cuncheng Li
Hierarchical Ni-BDC Coated FeOOH Nanosheets: A Coordination Tuning Synergistic Electrocatalyst with Enhanced Activity for Water Oxidation
分层 Ni-BDC 涂层 FeOOH 纳米片：一种配位调节协同电催化剂，具有增强的水氧化活性
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2020.01.159
  • 发表时间：
    2020-03
  • 期刊：
    Int. J. Hydrog. Energy
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xiaodong Yang;Bo Xu;Sitong Zhang;Zihan Zhao;Yiqiang Sun;Guangning Liu;Qisheng Liu;Cuncheng Li
  • 通讯作者：
    Cuncheng Li
Engineering of the d-Band Center of Perovskite Cobaltite for Enhanced Electrocatalytic Oxygen Evolution
用于增强电催化析氧的钙钛矿钴矿 d 波段中心工程
  • DOI：
    10.1002/cssc.201903470
  • 发表时间：
    2020-03-20
  • 期刊：
    CHEMSUSCHEM
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Sun, Yiqiang;Zhao, Zihan;Li, Cuncheng
  • 通讯作者：
    Li, Cuncheng
Poly(sodium 4-styrenesulfonate) Assisted Room-Temperature Synthesis for the Mass Production of Bismuth Oxychloride Ultrathin Nanoplates with Enhanced Photocatalytic Activity
聚（4-苯乙烯磺酸钠）辅助室温合成大规模生产具有增强光催化活性的氯氧化铋超薄纳米片
  • DOI：
    10.1002/cplu.201900211
  • 发表时间：
    2019-07-01
  • 期刊：
    CHEMPLUSCHEM
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Shahid, Malik Zeeshan;Wei, Yunwei;Li, Cuncheng
  • 通讯作者：
    Li, Cuncheng
Strongly coupled dual zerovalent nonmetal doped nickel phosphide Nanoparticles/N, B-graphene hybrid for pH-Universal hydrogen evolution catalysis
用于 PH 通用析氢催化的强耦合双零价非金属掺杂磷化镍纳米颗粒/N、B-石墨烯杂化物
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2020.119284
  • 发表时间：
    2020-12-05
  • 期刊：
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子：
    22.1
  • 作者：
    Sun, Yiqiang;Xu, Kun;Li, Cuncheng
  • 通讯作者：
    Li, Cuncheng

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其他文献

プラズモンナノ粒子の精密構造制御と光学特性
等离子体纳米颗粒的精确结构控制和光学特性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2009
  • 期刊：
    機能材料 29
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    金原正幸;李村成;寺西利治
  • 通讯作者：
    寺西利治
Crystal Structure and Luminescent Property of a Coordination Complex Constructed with Pyrazine and 1,4-Phenylenediacetic Acid ？
吡嗪与1,4-苯二乙酸构建的配位配合物的晶体结构及发光性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Chinese J. Struct. Chem.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    徐波;李玲;李杰;李村成
  • 通讯作者：
    李村成

其他文献

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李村成的其他基金

基于晶格应变构筑高效稳定Ru基氢氧化反应催化剂及其应用
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    58 万元
  • 项目类别：
    面上项目
Au@Pt核壳纳米粒子的种子外延法生长及其机制、光吸收和电催化性能研究
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    21103068
  • 批准年份：
    2011
  • 资助金额：
    26.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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