双原子催化剂中金属原子协同作用的理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11704203
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2104.团簇物理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

To reduce the metal usage in catalysis and enhance the catalytic efficiency, the single-atom catalysts (SACs) have become a hot topic in recent years. The single-atom catalyst contains only isolated individual atoms dispersed on, and/or coordinated with, the surface atoms of an appropriate support, which maximizes the metal atom efficiency. So far, various SACs have been successfully fabricated, and are highly active for a variety of catalytic reactions. It is also notable that metal-metal bonds play a very important role in catalysis. In this project, by employing density functional theory we will search highly effective, low-cost, and environmental beginning bi-atom catalysts with high-throughput calculations. We first find the suitable two-dimensional nanomaterials to anchor the metal dimer, and explore the stability and electronic properties of the heterogeneous catalysts. Next we study the catalytic mechanism of these bi-atom catalysts for a few reactions. Then by comparing the catalytic performance of the bi-atom catalysts with their monometallic counterparts, we discuss the cooperative effects of the metal dimers on the activity and selectivity of a catalytic reaction. Finally, we examine the catalytic activity of the bi-atom catalysts by tuning the organic groups of the two-dimensional supports. This project not only spans the single-atom catalysts, but also provides insights and guidelines to experimentalists and promotes the design and production in novel nanocatalysts.
近年来,为降低金属在催化领域中的使用量、提高催化效率,单原子催化剂逐渐成为研究的热点。在单原子催化中,负载的每个孤立的金属原子作为催化剂的活性位点,可以使得金属的利用率最大化。目前已有多种单原子催化剂被合成出来,它们在多种反应中表现出很高的催化活性。需要注意的是,除了金属原子本身,金属-金属键在催化反应中也起到重要的作用。基于此,本项目拟将双金属原子团簇稳定地负载在合适的二维材料上,采用密度泛函理论方法通过高通量计算筛选高效催化剂,对比双金属原子和单金属原子的催化活性,考察金属原子 (同核和异核) 间的协同作用 (电子耦合、电负性差、金属键极性等) 及载体有机官能团对双原子催化剂反应活性和选择性的影响。该研究扩展了单原子催化的设计理念,将为实验上寻找高效、低廉、清洁的双原子催化剂提供重要的借鉴和指导。

结项摘要

近年来,为降低金属在催化领域中的使用量、提高催化效率,单原子催化剂逐渐成为研究的热点。在单原子催化中,负载的每个孤立的金属原子作为催化剂的活性位点,可以使得金属的利用率最大化。目前已有多种单原子催化剂被合成出来,并且这类催化剂在多种反应中具有很高的催化活性。另一方面,金属-金属键在催化反应中起着重要的作用。本项目采用密度泛函理论方法将双金属原子团簇稳定地负载在具有合适孔洞的二维材料上,通过高通量计算筛选高效催化剂,对比双金属原子和单金属原子的催化活性,考察了金属原子(同核和异核)间的协同作用对反应活性的影响。上述研究成果一定程度上扩展了单原子催化的设计理念,探索了金属原子间的协同效应与反应活性的关联,为实验工作者寻找高效、低廉、清洁的双原子金属团簇催化剂提供借鉴和指导。通过本项目的研究,发表SCI论文8篇,其中发表在Small Methods、ACS Applied Materials & Interfaces、Nanoscale和Applied Surface Science各一篇,发表论文最高影响因子12.13,单篇最高引用67次,被科学媒介报道两次。项目组举办线上会议1次,参加各相关领域国内外学术会议16次和学术访问1次,并作邀请/口头报告8次、墙报展示2次。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Copper Dimer Supported on a C2N Layer as an Efficient Electrocatalyst for CO2 Reduction Reaction: A Computational Study
C2N 层负载的铜二聚体作为 CO2 还原反应的高效电催化剂:计算研究
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.8b06494
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Jia Zhao;Jingxiang Zhao;Fengyu Li;Zhongfang Chen
  • 通讯作者:
    Zhongfang Chen
Cu dimer anchored on C2N monolayer: low-cost and efficient Bi-atom catalyst for CO oxidation
锚定在 C2N 单层上的 Cu 二聚体:低成本、高效的 CO 氧化双原子催化剂
  • DOI:
    10.1039/c8nr03394c
  • 发表时间:
    2018-09-07
  • 期刊:
    NANOSCALE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Li, Fengyu;Chen, Zhongfang
  • 通讯作者:
    Chen, Zhongfang
Single Mn atom as a promising electrocatalyst for CO reduction to C2H5OH and C3H6: A computational study
单锰原子作为一种有前景的电催化剂,用于将 CO 还原为 C2H5OH 和 C3H6:一项计算研究
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2019.143868
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Zhao Jia;Chen Zhe;Zhao Jingxiang;Li Fengyu
  • 通讯作者:
    Li Fengyu
Theoretical Investigations on the Nanowires Assembled by the V1@Si12 Clusters
V1@Si12簇组装纳米线的理论研究
  • DOI:
    10.1007/s10876-019-01755-w
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Journal of Cluster Science
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Qian Liu;Fengyu Li;Jian Gong
  • 通讯作者:
    Jian Gong
1
1 1Ê1 > 2:异核双原子催化剂的 CO 氧化性能优于同核催化剂
  • DOI:
    10.1002/smtd.201800480
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    SMALL METHODS
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Li, Fengyu;Liu, Xinying;Chen, Zhongfang
  • 通讯作者:
    Chen, Zhongfang

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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

        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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