基于g-C3N4氮配位笼内限域金属单原子构建类酶多功能催化剂的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676303
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0803.反应工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Aiming at the problem of cooperative catalysis in the cascade reactions of condensation, dehydration, and hydrogenation catalyzed by base, acid and metal active sites, we developed a new enzyme-like multifunctional catalyst M@g-C3N4, which is composed of metal single atoms confined in the N-cooperative cages of g-C3N4, considering its cage structure, obvious electron transfer feature, and flexible adjustment of acidic and basic property. Furthermore, a catalytic theory on the metal single atoms confined in the two-dimensional N-containing carbon materials would be proposed. The effect of condensation degree, compacting style, pore structure of g-C3N4 and metal loading technogy on the dispersity of metal would be investigated to obtain the special dispersing technology of metal single atoms in the cages. In addition, the interaction of metal single atoms and g-C3N4 cages would be analyzed to adjust the acidic, basic and hydrogenation properties. Finally, the cascade reactions similar to the synthesis of MIBK from acetone catalyzed by M@g-C3N4 would be investigated, to reveal the catalytic mechanism and structure-performance relationship. This project would be significant to the theory study and the intensification of cascade reactions which ouured frequently in the chemical industry.
针对碱催化缩合、酸催化脱水及金属催化加氢的多步串联反应中的协同催化问题,本项目拟以具有氮配位笼结构和明显电子传递特性、且酸碱性灵活可调的石墨型碳三氮四(g-C3N4)为主体,通过在笼内限域金属单原子等手段,构建类酶结构的负载型多功能催化剂M@g-C3N4,发展二维含氮碳材料内金属单原子的限域催化理论。研究g-C3N4缩聚程度、堆叠方式、孔结构及金属负载工艺对金属分散度的影响,获得金属在g-C3N4笼内单原子分散技术;研究限域环境下金属单原子与g-C3N4之间的主客体相互作用本质,掌握对M@g-C3N4催化剂宏观表现出来的酸、碱、加氢性的调控规律;研究M@g-C3N4催化的以丙酮加氢合成甲基异丁基酮(MIBK)为代表的多步串联反应过程,揭示催化机理和构效关系。本项目的开展,对于多功能催化剂的理论研究以及广泛存在的多步反应的集成强化等均具有重要意义。

结项摘要

针对碱催化缩合、酸催化脱水及金属催化加氢的多步串联反应中的协同催化问题,本项目以具有二维片层结构、明显电子传递特性、且酸碱性灵活可调的石墨型碳三氮四(g-C3N4)和石墨相氮化硼(h-BN)为主体,通过掺杂调节其酸碱性质,并进一步负载高分散钯金属,构建负载型多功能催化剂。研究了g-C3N4缩聚程度、堆叠方式、孔结构及金属负载工艺对金属分散度的影响;研究了掺杂元素对g-C3N4和h-BN酸碱性的调控规律;研究了钯催化剂在丙酮加氢合成甲基异丁基酮(MIBK)为代表的多步串联反应的催化性能,揭示了催化机理和构效关系。本项目的开展,对于多功能催化剂的理论研究以及广泛存在的多步反应的集成强化等均具有重要意义。

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(4)
Enhanced adsorption of Ag+ on triethanolamine modified titanate nanotubes
三乙醇胺修饰钛酸盐纳米管增强银的吸附
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2017.09.049
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Hui;Zheng Long;Liu Gonggang;Zhou Yonghua
  • 通讯作者:
    Zhou Yonghua
Phosphor-doped hexagonal boron nitride nanosheets as effective acid-base bifunctional catalysts for one-pot deacetalization-Knoevenagel cascade reactions
磷掺杂六方氮化硼纳米片作为一锅脱缩醛化-Knoevenagel 级联反应的有效酸碱双功能催化剂
  • DOI:
    10.1039/c8cy01821a
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Catalysis Science & Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Zhao J.;Lin B.;Zhu Y.;Zhou Y.;Liu Hongyang
  • 通讯作者:
    Liu Hongyang
Enhanced stability of Pd/SPS catalyst over the one-pot liquid-phase synthesis of methyl isobutyl ketone by adding GO
添加GO增强Pd/SPS催化剂一锅液相合成甲基异丁基酮的稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.mcat.2019.110609
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Molecular Catalysis
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhu Yifan;Lin Baining;Hu Yingjie;Cai Zhihui;Xie Huasheng;Wang Kang;Zhou Yonghua
  • 通讯作者:
    Zhou Yonghua
Boron doped g-C3N4 as an effective metal-free solid base catalyst in Knoevenagel condensation
硼掺杂 g-C3N4 作为 Knoevenagel 缩合中有效的无金属固体碱催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.cattod.2018.02.041
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Catalysis Today
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Wei Jianren;Shen Wanling;Zhao Jun;Zhang Chengwei;Zhou Yonghua;Liu Hongyang
  • 通讯作者:
    Liu Hongyang
Understanding the high adsorption-reduction performance of triethanolamine modified graphene oxide for silver ions
了解三乙醇胺改性氧化石墨烯对银离子的高吸附还原性能
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2019.01.031
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Youcai;Gao Menghuan;Zheng Long;Zhao Jun;Wang Hui;Han Kai;Zhou Yonghua
  • 通讯作者:
    Zhou Yonghua

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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
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  • 通讯作者:
    艾矫燕
基于 Gillespie 算法及膜系统的藻类生长建模
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周永华;徐辰;杨莹莹;梅丛进;董盼盼;赛雪;许永良;范小琳;杨俊齐;沈丽娟
  • 通讯作者:
    沈丽娟

其他文献

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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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