金属配合物/半导体杂化人工光合体系太阳能全分解水的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21902157
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0202.催化化学
  • 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

Solar water splitting to produce hydrogen is considered to be the "Holy Grail" in the field of chemical science. Photocatalytic systems based on heterogeneous semiconductors or homogeneous complexes have been developed for many years, but the efficiencies of charge separation and utilization are still low, resulting in the difficulty of overall water splitting. In this project, one-step and two-step photoexcitation strategies are used to construct artificial photosynthesis systems composed of heterogeneous semiconductors and homogeneous complexes for photocatalytic overall water splitting. The following studies are carried out: (1) elucidating the structure-activity relationship between the particle morphology, size, band structure and the performance, (2) revealing the influence of the structural characteristics of metal complexes on the water-splitting activity, (3) clarifying the relation of energy level match between semiconductors and metal complexes. Based on these experimental results and spectral characterizations, we aim to investigate the thermodynamic and kinetic studies of multi-electron transfer and the effect of electron transfer driving force between semiconductors and metal complexes on the photocatalytic activity. These prospective results will provide the theoretical support and experimental basis for the rational design and assembly of highly efficient artificial photosynthesis systems for solar fuel conversion.
太阳能分解水制氢被认为是化学科学领域的“圣杯”式研究。基于多相半导体或均相分子的光催化体系经过多年发展已取得诸多进展,但由于体系的电荷分离和利用效率较低,导致分解纯水十分困难。本项目拟以均相的金属配合物与多相的半导体杂化材料为研究对象,分别采用一步法和两步法光激发策略,构筑人工光合太阳能全分解水体系,同时开展如下研究:(1)阐明半导体材料的颗粒形貌、尺寸和能带结构与光解水性能之间的构效关系;(2)研究配合物催化剂的结构特征对光解水反应速率的影响;(3)揭示吸光半导体与配合物分子之间的能级匹配关系。在此实验基础上,采用先进光谱技术表征,对光解水反应中多电子转移的热力学和动力学过程进行深入探索,弄清吸光半导体与配合物催化剂之间电子转移驱动力对光解水性能的影响等关键科学问题,为合理地设计及开发新型、高效的人工光合体系用于太阳能燃料的转化提供了理论支撑和实验基础。

结项摘要

金属配合物/半导体杂化体系在光催化分解水过程中的光稳定性以及吸光半导体与金属配合物之间电子转移的驱动力大小是影响光解水性能的关键因素。为解决上述关键科学问题,本项目构筑均相/多相杂化人工光合太阳能全分解水体系并对其电荷传输机理进行深入探索。其中主要包括以下三部分工作:(1)采用半导体作为捕光材料,金属配合物作为分解水催化剂,构筑金属配合物/半导体杂化体系。通过界面调控,耦合光吸收互补的两种半导体材料,极大程度提升了太阳能的利用率,促进了光生电荷分离和传输,实现高效光催化全分解水,太阳能到氢气转化效率高达4.3%。(2)利用聚合物光催化剂作为基元材料,通过缺陷工程、分子掺杂以及复合体系的构筑等方式。有效的促进了聚合物光催化剂的电荷分离能力,实现高效的光催化氧还原反应生产过氧化氢,太阳能到化学能的转化率高达1.2%。(3)通过一系列的改性方法例如创建缺陷,掺杂金属或非金属元素,锚定单原子催化剂构筑高效的电催化剂,为开发高效光解水助催化剂的开发提供了材料基础。项目执行期间以第一作者和通讯作者在Joule, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater.等期刊发表论文16篇。本研究项目顺利完成了计划书上规定的任务及预期研究目标。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A novel wound dressing based on epigallocatechin-3-gallate self-assemble hydrogels promotes effects on wound healing
基于表没食子儿茶素-3-没食子酸酯自组装水凝胶的新型伤口敷料促进伤口愈合
  • DOI:
    10.1016/j.mtsust.2022.100125
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Materials Today Sustainability
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    J. Zhu;R. Hou;M. Liu;L. Wang;W. Chen;Y. Sun;W. Wei;S. Ye
  • 通讯作者:
    S. Ye
All-pH Stable Sandwich-Structured MoO2/MoS2/C Hollow Nanoreactors for Enhanced Electrochemical Hydrogen Evolution
用于增强电化学析氢的全pH稳定三明治结构MoO2/MoS2/C空心纳米反应器
  • DOI:
    10.1002/adfm.202101715
  • 发表时间:
    2021-04-22
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Gong, Feilong;Liu, Mengmeng;Liu, Jian
  • 通讯作者:
    Liu, Jian
Unassisted Photoelectrochemical Cell with Multimediator Modulation for Solar Water Splitting Exceeding 4% Solar-to-Hydrogen Efficiency
无辅助%20光电化学%20Cell%20with%20Multimediator%20调制%20for%20太阳能%20水%20分裂%20超出%204%%20太阳能制氢%20效率
  • DOI:
    10.1021/jacs.1c00802
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Ye Sheng;Shi Wenwen;Liu Yong;Li Dongfeng;Yin Hang;Chi Haibo;Luo Yaling;Ta Na;Fan Fengtao;Wang Xiuli;Li Can
  • 通讯作者:
    Li Can
Nitrogen vacancy-rich porous carbon nitride nanosheets for efficient photocatalytic H2O2 production
富含氮空位的多孔氮化碳纳米片用于高效光催化 H2O2 生产
  • DOI:
    10.1016/j.mtener.2021.100926
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Materials Today Energy
  • 影响因子:
    9.3
  • 作者:
    Chen Zhao;Chunjing Shi;Qinye Li;Xinchen Wang;Guang Zeng;Sheng Ye;Baojiang Jiang;Jian Liu
  • 通讯作者:
    Jian Liu
Recent advances on drug delivery nanoplatforms for the treatment of autoimmune inflammatory diseases
治疗自身免疫炎症性疾病的药物递送纳米平台的最新进展
  • DOI:
    10.1039/d2ma00814a
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Materials advances
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Jing Zhu;Weihong Chen;Yuansong Sun;Xiaoyi Huang;Ruixi Chu;Rui Wang;Deqing Zhou;Sheng Ye
  • 通讯作者:
    Sheng Ye

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

重庆市库蚊标本中宜昌病毒的分离鉴定
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1002-2694.2020.00.085
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国人兽共患病学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李樊;付士红;何小周;何亚明;叶盛;邵楠;殷启凯;赵洁荣;冯盼盼;禄阳;陈晓菁;何英;凌华;马学军;梁国栋;许松涛;王环宇
  • 通讯作者:
    王环宇
不对称电压下PWM整流器的控制策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电网技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶盛;黄守道;黄科元;肖磊
  • 通讯作者:
    肖磊
风电场风速的神经网络组合预测模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电力系统及其自动化学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    戴浪;黄守道;黄科元;叶盛
  • 通讯作者:
    叶盛
NKCC1抑制剂布美他尼对大鼠脊髓原代少突胶质前体细胞增殖的影响
  • DOI:
    10.3870/j.issn.1672-0741.2021.04.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    华中科技大学学报. 医学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付佩彩;叶盛;李志军;骆翔;喻志源
  • 通讯作者:
    喻志源
2020年新型冠状病毒分子病理学研究及其药物和疫苗研发热点回眸
  • DOI:
    10.3981/j.issn.1000-7857.2021.01.012
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    科技导报(北京)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶盛
  • 通讯作者:
    叶盛

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码