基于局域表面等离激元共振效应的TiO2薄膜/金属纳米球壳光催化性质研究

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基本信息

  • 批准号：
    11004146
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    董雯
  • 依托单位：
    苏州大学
  • 学科分类：
    A2202.光与物质相互作用
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

近年来，以TiO2纳米材料为基础的半导体光催化技术在环境治理方面受到了人们的广泛关注。然而TiO2 光催化剂因较窄的光吸收范围，较低的光量子效率和较慢的反应速率限制了其在实际中的应用。利用金属纳米颗粒局域表面等离激元（Localized Surface Plasmon, LSP）共振效应改善TiO2光催化性能正在成为光催化研究领域中的新热点。本项目将开展TiO2薄膜/金属纳米球壳复合结构的制备及其光催化性质研究。通过改变金属纳米球壳的结构和组分参数，调控球壳周围以及与薄膜界面的LSP共振特性和电场分布，从而提高TiO2薄膜在紫外及可见光下的光催化效率。同时实验与理论相结合，研究金属纳米球壳以及复合结构的LSP共振特性、LSP共振模式的近场耦合效应，以及相应的电场分布和电磁波的传输特性，进而揭示LSP共振效应对TiO2薄膜光催化性质的影响规律和作用机制。

结项摘要

近年来，基于半导体材料的直接将太阳能转化为化学能的光催化技术，受到人们越来越多的关注。在众多的半导体材料中， TiO2具有化学性质稳定、对生物无毒性、不产生二次污染以及廉价等优点，是目前研究最为广泛的光催化剂之一。但是TiO2存在禁带宽度大（约3.2 eV）、量子效率低等缺陷。因此，如何拓展TiO2的光谱吸收范围和提高量子效率，成为半导体光催化领域的研究热点。在本项目的研究中，我们利用贵金属修饰、量子点复合以及改变TiO2结构等手段扩展了TiO2的光谱吸收范围，增强了TiO2的光催化性能，深入探讨了相关的物理机制。归纳本项目的研究内容，具体进展如下：.（1）制备了大尺寸的SiO2胶体晶体，并对胶体晶体的结构参数进行调控。利用垂直沉积技术制备了聚苯乙烯微球胶体晶体，研究了不同尺寸的微球的自组织特性。以胶体晶体为模板制备了金属纳米球壳的有序阵列。.（2）研究超薄的二氧化硅胶体晶体的光学性质，阐述了胶体晶体的结构参数与其光学性质之间的依赖关系；研究了金属纳米球壳有序阵列的光学性质，明确了局域表面等离激元在这类体系中的激发。.（3）制备了TiO2薄膜，确定了TiO2薄膜最优的沉积条件。制备了金属纳米颗粒与TiO2复合薄膜，并详细讨论了这一体系的光催化性能，明确了金属颗粒的LSP共振特性在增强TiO2薄膜的可见光催化方面所起到的作用。.（4）制备了光子晶体结构的TiO2薄膜，讨论了其光催化性能；将量子点与光子晶体结构的TiO2薄膜复合，利用量子点对光的吸收，增强了TiO2薄膜的光催化性能。.我们的研究工作通过多种手段解决了TiO2薄膜光谱吸收范围窄以及量子效率低的问题，明确了金属纳米颗粒的局域表面等离激元特性对TiO2薄膜光催化性质的影响。在本项目执行期间共发表期刊论文13篇，同时获得国家发明专利一项。项目共培养硕士研究生3人，其中有两名硕士生已经毕业。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Sol-Gel Synthesis and Photo-Fenton-Like Catalytic Activity of EuFeO3 Nanoparticles
EuFeO3 纳米颗粒的溶胶-凝胶合成及其类 Fenton 催化活性
  • DOI：
    10.1111/j.1551-2916.2011.04522.x
  • 发表时间：
    2011-10-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Ju, Lingling;Chen, Zhiyuan;Shen, Mingrong
  • 通讯作者：
    Shen, Mingrong
Strong Coupling of Light with Extremely Thin Non-Close-Packing Colloidal Crystals: Experimental and Theoretical Studies
光与极薄非密堆积胶体晶体的强耦合：实验和理论研究
  • DOI：
    10.1088/0256-307x/30/4/048201
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    CHINESE PHYSICS LETTERS
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Huang Zhong;Dong Wen
  • 通讯作者：
    Dong Wen
Effect of charge compensation on the photoelectrochemical properties of Ho-doped SrTiO3 films
电荷补偿对Ho掺杂SrTiO3薄膜光电化学性能的影响
  • DOI：
    10.1063/1.4798829
  • 发表时间：
    2013-03
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Wen Dong;Fengang Zheng;Mingrong Shen;Tom Wu
  • 通讯作者：
    Tom Wu
Inverse opal structured Ag/TiO2 plasmonic photocatalyst prepared by pulsed current deposition and its enhanced visible light photocatalytic activity
脉冲电流沉积制备反蛋白石结构Ag/TiO2等离子体光催化剂及其增强的可见光催化活性
  • DOI：
    10.1039/c3ta13985a
  • 发表时间：
    2014-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Chen, Zhiyuan;Fang, Liang;Wang, Junling
  • 通讯作者：
    Wang, Junling
Confined Mie Plasmons in Monolayer Hexagonal-Close-Packed Metallic Nanoshells
单层六方密堆积金属纳米壳中的受限米氏等离子体
  • DOI：
    10.1088/0256-307x/29/9/097303
  • 发表时间：
    2012-09
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Q.-G. Wang;C.-J. Tang;Z. Chen;Z.-L. Wang
  • 通讯作者：
    Z.-L. Wang

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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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