亲疏水调变钙钛矿/石墨烯气凝胶的构建及光热协同催化性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51808199
  • 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:
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The perovskite/graphene aerogel as a novel class of environment purification material has been receiving special attention due to their specific photo-thermal properties and inter-modulation, which is important for solar energy utilization and energy conversion. In this regard, conducting systematic studies on the bulk composite visible-light-driven photocatalyst and synergistic photothermal catalytic performance is imperative for perovskite/graphene composites related photocatalytic research, which could significantly enrich the categories of photocatalytic purification as well as boost their potential applications. Inspired by our recent investigations on photocatalytic composites, this proposal centers on carrying out an innovative study on the hydrophilic and hydrophobic regulation of perovskite/graphene aerogel, as well as on the synergistic photo-thermal catalytic performance, as well as on the new interface effects of graphene aerogel compound system, aiming to gain a deep understanding of the mechanism of enhanced photocatalytic degradation activity. This proposal mainly encompasses the following sections: (i) Controllable preparation of bulk perovskite/graphene aerogel composite based on hydrophobic-regulation and synergistic photothermal catalytic; (ii) The influencing mechanism of hydrophilic and hydrophobic regulation on the adsorbability and photo-thermal conduction of perovskite/graphene aerogel composite; (iii) Construction of the novel synergistic photo-thermal catalytic system for the efficient treatment of antibiotic wastewater; (iv) The mechanism of enhanced photocatalytic performance induced by the coexistence and competition between multiple regulatory factors in perovskite/graphene aerogel composites.
钙钛矿/石墨烯气凝胶蕴含特殊的光热特性与调变性能,相关研究是环境净化材料的热点方向之一,也对太阳能利用及能量转换等应用领域的发展具有重要意义。开展宏观整体块状复合可见光催化剂及其光热协同催化性能的研究工作是钙钛矿/石墨烯复合光催化材料发展的一个必然趋势,也是丰富光催化降解体系,并推动其应用的关键所在。本申请以申请人近年来在复合光催化材料方面的研究工作为基础,着重开展对钙钛矿/石墨烯气凝胶亲疏水的调控及光热协同催化性能的创新研究,深刻理解其光催化降解活性增强的机制。主要包括:(1)基于亲疏水调控和光热协同催化的宏观整体钙钛矿/石墨烯复合气凝胶的制备;(2)亲疏水调控对钙钛矿/石墨烯复合气凝胶吸附性和光热传导性能的影响机制;(3)构建高效降解抗生素废水的光热协同催化新体系;(4)钙钛矿/石墨烯复合气凝胶结构中多种调控因素共存与竞争引起的光催化活性增强效应与机制。

结项摘要

基于表面化学性质对钙钛矿/石墨烯光热及催化性能的重要性,本课题通过对其亲疏水性调控来实现特定的光热转化,实现难降解废水的绿色低成本净化。原位合成了具有宏观3D结构的自漂浮型钙钛矿Bi2WO6/石墨烯气凝胶光催化剂,探究制备过程因素对其微观结构及性能的影响。分别利用盐酸、冰醋酸和硝酸三种不同酸诱导PDI自组装到还原氧化石墨烯(rGO)的表面,获得兼具光催化降解和光热水蒸发的双功能表面自敏化的PDI/rGO复合膜,构建高效降解抗生素废水的光热协同催化新体系。0.5个可见光照射下,该复合膜对10mg/L盐酸环丙沙星(CIP)的降解率为94.31%,其相应的界面蒸汽生成效率为10.92%。结合微观结构表征和光电化学性能测试,探究多种因素共存与竞争引起的光热催化活性增强效应与机制:(1)rGO的加入将纳米PDI的光吸收范围扩大到近红外波段;(2)纳米PDI与rGO之间的π-π相互作用调节了能带结构和氧化还原电位;(3)上层纳米PDI的禁带电子和空穴弛豫到禁带边缘,将过剩的能量转化为热,实现了光热转换。通过冷冻干燥-煅烧法制备了多孔亲/疏水性纤维素石墨烯气凝胶(CGA),探究了光源功率密度以及开放与密闭系统的环境因素对该气凝胶光热水蒸发性能的影响。在1个太阳辐射4 h,该气凝胶从模拟或实际海水中可蒸发7.2 kg/m2的水。由于界面蒸发以及重金属离子与含氧官能团之间形成氢键和螯合键,CGA可以有效减少重金属污水的体积量,获得无生物毒性的清洁水。气凝胶有效的光热效应主要归因于疏水rGO的光热转化,亲水性纤维素片层交联形成的相互连通的多孔结构以及片层孔洞等结构作为水分传输通道。该研究为难降解废水的高效处理与资源化利用提供一定的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Effects of pH value and hydrothermal treatment on the microstructure and natural-sunlight photocatalytic performance of ZnSn(OH)(6) photocatalyst
pH值和水热处理对ZnSn(OH)(6)光催化剂微观结构和自然光光催化性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2019.151955
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Dong Shuying;Xia Longji;Zhang Fangyuan;Li Fengzi;Wang Yuyao;Cui Lingfang;Feng Jinglan;Sun Jianhui
  • 通讯作者:
    Sun Jianhui
Hydroxyl regulating effect on surface structure of BiOBr photocatalyst toward high-efficiency degradation performance
羟基对 BiOBr 光催化剂表面结构的调节作用以实现高效降解性能
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2021.132246
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Du Cuiwei;Nie Shiyu;Feng Weiwei;Zhang Jiale;Qi Mingshuo;Liang Yutong;Wu Yuhan;Feng Jinglan;Dong Shuying;Liu Haijin;Sun Jianhui
  • 通讯作者:
    Sun Jianhui
Macroscopic Zn-doped a-Fe2O3/graphene aerogel mediated persulfate activation for heterogeneous catalytic degradation of sulfamonomethoxine wastewater
宏观Zn掺杂α-Fe2O3/石墨烯气凝胶介导的过硫酸盐活化用于磺胺间甲氧嘧啶废水的非均相催化降解
  • DOI:
    10.1016/j.jiec.2022.01.007
  • 发表时间:
    2022-03-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF INDUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Dong, Shuying;Yan, Xuanxuan;Sun, Jianhui
  • 通讯作者:
    Sun, Jianhui
Surface oxygen vacancies modified Bi2MoO6 double-layer spheres: Enhanced visible LED light photocatalytic activity for ciprofloxacin degradation
表面氧空位修饰的Bi2MoO6双层球:增强可见光LED光催化环丙沙星降解活性
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2021.162217
  • 发表时间:
    2021-10-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Dong, Shuying;Liu, Xiaodan;Fan, Maohong
  • 通讯作者:
    Fan, Maohong
BiPO4 coupled Bi3+ doping SnO2 QDs with improved performance towards various organic pollutants clearance
BiPO4 耦合 Bi3 掺杂 SnO2 量子点改善了各种有机污染物的清除性能
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2020.125915
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chu Liangliang;Han Xiao;Zhang Jing;Jiang Shanshan;Xue Ruiyun;Dong Shuying;Sun Jianhui
  • 通讯作者:
    Sun Jianhui

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其他文献

丙戊酸钠对乳腺癌细胞缝隙连接功能的增强作用及其机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    南方医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑超;董淑英;童旭辉;蒋国君;韩溪
  • 通讯作者:
    韩溪
HeLa细胞中缝隙连接蛋白Cx26/Cx32的表达及其功能调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    医学分子生物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    童旭辉;董淑英;陶亮
  • 通讯作者:
    陶亮
Src激酶抑制剂PP2对星形胶质细胞缺氧/复氧损伤的保护作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    南方医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谷昱琛;童旭辉;于丽;焦浩;余彬彬;董淑英
  • 通讯作者:
    董淑英
荧光示踪法在检测神经元细胞间缝隙连接功能中的应用
  • DOI:
    10.13898/j.cnki.issn.1000-2200.2015.05.003
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    蚌埠医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于丽;童旭辉;纪洁;李利;樊宗兵;董淑英
  • 通讯作者:
    董淑英
星形胶质细胞中缝隙连接蛋白connexin 43的表达及其功能调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    南方医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董淑英;童旭辉;蒋国君;谷昱琛;焦浩;李俊
  • 通讯作者:
    李俊

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董淑英的其他基金

功能化分层全光谱碳基光热膜界面水蒸发净化抗生素废水研究
  • 批准号:
    22176051
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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