17O固体核磁共振区分氧化物纳米材料暴露晶面研究

批准号:
21573103
项目类别:
面上项目
资助金额:
67.0 万元
负责人:
彭路明
依托单位:
学科分类:
B0306.光化学与光谱学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
沈丽、吴迪、陈俊超、周亚慧
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中文摘要
氧化物纳米材料在催化、能源、环境等领域扮演着重要角色,其性能往往与其暴露的晶面相关。发展新的物理化学方法表征氧化物纳米材料暴露的晶面,对理解其结构与性能之间的联系至关重要。本项目提出引入新的选择表面17O同位素标记的方法,借助17O核磁共振谱学,结合理论计算,发展区分纳米材料暴露晶面的新方法。以此为基础,进一步研究暴露不同晶面的氧化物纳米材料的性能和相关反应机理,建立新的氧化物纳米材料结构与性能的表征方法。本项目将为改进纳米氧化物材料的性能,乃至针对特定应用理性设计新型纳米材料,应对国家在相关领域的重大研究需求提供新思路和理论依据。
英文摘要
Oxide nanostructures play an important role in catalysis, energy storage and environmental management, their properties closely related to the exposed crystal facets. It’s critical to develop new physical chemistry methods to characterize the exposed facets and understand the structure function relationship in these materials. We propose to develop a new method to distinguish the exposed crystal facets of oxide nanostructures by introducing new ways of surface-selective 17O isotope labeling and applying 17O solid-state NMR spectroscopy, in combination with DFT-calculations. On the basis of these results, we will further investigate the properties and reaction mechanisms of nanostuctures and finally develop a new approach to characterize the structure and properties of oxide nanostructures. This research is expected to provide new insights into the rational design of improved nanosized materials aimed for specific usage and major basic research needs of China in related fields.
区分氧化物纳米晶的晶面及明确其结构对于建立相关材料的构效关系尤为重要。本项目借助17O固体核磁共振谱学,结合DFT理论计算,发展了一种探索氧化物纳米材料表面结构的新方法。重要成果和关键数据包括:以主要暴露(001)面的锐钛矿TiO2纳米片和主要暴露(101)面的锐钛矿TiO2纳米八面体为例,展示了基于17O核磁共振谱学、结合DFT理论计算,能够区分暴露不同晶面氧化物纳米晶。17O核磁共振结果还显示两种纳米晶表面的结构细节和性质:水分子在(001)面和(101)面上分别呈解离吸附和分子吸附,(001)面发生了表面重构而(101)面出现了较多台阶位的缺陷。以主要暴露高能(100)极性面的CeO2纳米立方块为例,展示了主要借助17O核磁共振谱学能够细致表征氧化物纳米晶极性面。发现选择表面标记和非选择标记的CeO2纳米立方块的17O核磁共振信号化学位移不同,源于(100)面的极性补偿机制,包含产生表面羟基及重构的CeO4终止结构。1H核磁共振数据起到辅助归属作用,且其可以给出表面CeO4终止结构和O终止结构的相对含量。此外也借助17O核磁共振谱学研究了单斜相和四方相ZrO2纳米粒子,通过表面选择标记能够首次观测到纳米材料表面3配位O物种,能够通过17O核磁共振谱学考察表面O向内部的扩散。还合成了主要暴露(10-10)晶面的ZnO纳米棒,17O核磁共振表征等相关工作仍在进行中。本项目的研究成果帮助我们更深入地理解氧化物纳米材料结构和性能,将能为设计纳米氧化物催化剂提供新思路和理论依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Template-Free Synthesis of High-Content Vanadium-Doped ZSM-5 with Enhanced Catalytic Performance
无模板合成具有增强催化性能的高含量钒掺杂 ZSM-5
DOI:10.1002/slct.201702192
发表时间:2017
期刊:ChemistrySelect
影响因子:2.1
作者:Liu Xianfeng;Zhong Shenglai;Yang Fu;Su Hang;Lin Wei;Chen Junchao;Peng Luming;Zhou Shijian;Kong Yan
通讯作者:Kong Yan
Real-time cell analysis of the cytotoxicity of a pH-responsive drug-delivery matrix based on mesoporous silica materials functionalized with ferrocenecarboxylic acid
基于二茂铁甲酸功能化介孔二氧化硅材料的 pH 响应药物递送基质的细胞毒性的实时细胞分析
DOI:10.1016/j.aca.2018.11.017
发表时间:2019-03-21
期刊:ANALYTICA CHIMICA ACTA
影响因子:6.2
作者:Xu, Zhihui;Cai, Ling;Chen, Jin
通讯作者:Chen, Jin
DOI:--
发表时间:2018
期刊:无机化学学报
影响因子:--
作者:朱蕾;贾荻;陈俊超;江小标;吴勇民;彭路明;汤卫平
通讯作者:汤卫平
DOI:10.1016/j.cclet.2018.02.012
发表时间:2018
期刊:Chinese Chemical Letters
影响因子:--
作者:Du Jia-Huan;Peng Luming
通讯作者:Peng Luming
CeO2 nanorods anchored on mesoporous carbon as an efficient catalyst for imine synthesis
锚定在介孔碳上的 CeO2 纳米棒作为亚胺合成的有效催化剂
DOI:10.1039/c6cc05496j
发表时间:2016
期刊:Chemical Communications
影响因子:4.9
作者:Geng Longlong;Song Jinling;Zhou Yahui;Xie Yan;Huang Jiahui;Zhang Wenxiang;Peng Luming;Liu Gang
通讯作者:Liu Gang
层状双氢氧化物结构和性能的固体核磁共振研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:彭路明
- 依托单位:
水与氧化物纳米材料相互作用的固体核磁共振谱学研究
- 批准号:21972066
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:66.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:彭路明
- 依托单位:
17O固体核磁共振研究水滑石类层柱材料
- 批准号:21073083
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:37.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:彭路明
- 依托单位:
新固体核磁共振方法研究纳米氧化物催化材料的表面活性位和性能
- 批准号:20903056
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:彭路明
- 依托单位:
国内基金
海外基金
