氧化物负载的金属单原子催化剂的结构和性能研究:从模型催化到实际催化

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基本信息

  • 批准号:
    21872131
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0203.表面化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In recent years, single-atom catalysts (SACs) become a hot topic in catalysis and have attracted extensive attention due to their outstanding activities and stabilities. Understanding the relationship between the structures and properties as well as the catalytic mechanisms of SACs is essential for the design of new SACs and the improvement in the performance and stability of known SACs. It has been demonstrated in many cases that oxide-supported metal single atom catalysts display exceptional catalytic properties in heterogeneous catalysis. In this proposal, we plan to study the SACs first through the approach of so-called "model catalysis" using advanced surface science techniques and then design and synthesize the real catalysts. In detail, we will first prepare the oxide (ceria and cobalt oxides)-supported SACs (Pt, Pd and Au) on ordered oxide thin films under the controllable conditions in ultrahigh vacuum and in-situ study their surface morphologies, electronic structures and thermal stabilities through multiple synchrotron radiation based spectroscopies together with conventional surface science techniques such as scanning tunneling microscopy. Moreover, the adsorption/reaction process and mechanism of probing molecules like CO,H2O and CH4 on the surfaces of model catalysts will be investigated. Combined with theoretical calculations, we will gain deep fundamental understandings of the intrinsic relationship between the structures and catalytic properties of oxide-supported SACs at the atomic-molecular level. On the basis of the knowledge gained from these model catalysts, we will try to design and prepare real oxide-supported SACs and test their catalytic performances in some reactions such as CO oxidation.
近年来,单原子催化剂因其特有的活性和稳定性成为催化领域的一个研究热点,理解单原子催化的基本机理对于设计高性能和高稳定性的催化剂体系至关重要。已有研究相继证明,氧化物负载的贵金属单原子催化剂在一些多相催化反应中具有很高的催化活性。本项目将模型催化与实际催化相结合,以单原子催化为切入点,拟采用表面科学方法,首先通过“模型催化”的方式在真空中可控制备氧化物负载的金属单原子模型催化剂;利用多种同步辐射软X射线谱学技术结合扫描隧道显微镜等表面分析手段,原位研究氧化铈和氧化钴负载金属(Pt、Pd和Au)单原子催化剂的表面形貌、电子结构和热稳定性;研究CO、H2O和甲烷等探针分子在催化剂表面的化学吸附及反应的过程和机理。结合理论计算,从原子-分子水平揭示氧化物负载金属单原子催化剂的结构与性能之间的内在联系。并依据这些结果,精确设计并制备氧化物负载单原子实际催化剂,测试其在CO氧化等反应中的催化性能。

结项摘要

单原子催化剂因其特有的活性和稳定性成为催化领域的一个研究热点,因而理解单原子催化的基本原理对于设计高性能和高稳定性的催化剂体系至关重要。本项目将模型催化和实际催化相结合,首先开展了氧化铈和氧化钴负载的金属纳米颗粒和单原子模型催化剂的制备,利用同步辐射光电子能谱(SRPES)和超高真空扫描隧道显微镜(STM)对其进行结构和热稳定性的研究,并利用SRPES、STM、低能电子衍射(LEED)、超高真空红外(IRAS)和程序升温脱附(TPD)技术研究了各种探针分子(CO、NO)在模型催化剂表面的吸附和反应过程,以探索催化剂表面催化反应的机制;进而指导合成氧化物负载的金属纳米颗粒和金属单原子实际催化剂,通过球差校正电镜(HAADF-STEM)和X射线吸收精细结构谱(XAFS)证实了孤立原子的存在形式,并研究催化剂在一定条件下的催化活性和选择性;为设计具有特定功能的以氧化物为载体的金属纳米颗粒和金属单原子催化剂体系提供了思路。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Revisiting Oxygen Adsorption on Ir(100)
重新审视 Ir(100) 上的氧吸附
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.2c01237
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xu Cao;Chunli Liu;Tianfu Zhang;Qian Xu;Dongling Zhang;Xiaotong Liu;Haijun Jiao;Xiaodong Wen;Yong Yang;Yongwang Li;J. W. Niemantsverdriet;Junfa Zhu
  • 通讯作者:
    Junfa Zhu
On-Surface Synthesis of Armchair-Edged Graphene Nanoribbons with Zigzag Topology
锯齿形拓扑的扶手椅边缘石墨烯纳米带的表面合成
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.0c00018
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Dong Han;Qitang Fan;Jingya Dai;Tao Wang;Jianmin Huang;Qian Xu;Honghe Ding;Jun Hu;Lin Feng;Wenzhao Zhang;Zhiwen Zeng;J. Michael Gottfried;Junfa Zhu
  • 通讯作者:
    Junfa Zhu
Rational Synthesis of Solid-State Ultraviolet B Emitting Carbon Dots via Acetic Acid-Promoted Fractions of sp3 Bonding Strategy
通过乙酸促进的 sp3 键合策略合理合成固态紫外 B 发射碳点。
  • DOI:
    10.1002/adma.202200011
  • 发表时间:
    2022-03-25
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Xu, Jiahui;Liang, Qingjing;Bi, Hong
  • 通讯作者:
    Bi, Hong
Enhanced chemodynamic and photoluminescence efficiencies of Fe–O4 coordinated carbon dots via the core–shell synergistic effect
通过核壳协同效应增强Fe-O4配位碳点的化学动力学和光致发光效率
  • DOI:
    10.1039/d2nr05281d
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Xiaoyan Wu;Feng Yu;Yifei Han;Lei Jiang;Zijian Li;Junfa Zhu;Qian Xu;Antonio Claudio Tedesco;Jiangwei Zhang;Hong Bi
  • 通讯作者:
    Hong Bi
In Situ Investigation of the Cu/CH3NH3PbI3 Interface in Perovskite Device
钙钛矿器件中 Cu/CH3NH3PbI3 界面的原位研究
  • DOI:
    10.1002/admi.202100120
  • 发表时间:
    2021-05-25
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS INTERFACES
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Ding, Honghe;Yan, Kangrong;Zhu, Junfa
  • 通讯作者:
    Zhu, Junfa

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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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