卤素诱导Aurivillius结构Bi基材料氧空位的可控构筑及其可见光再生行为机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51872107
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 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

Aurivillius Bi-based materials with oxygen vacancies have attracted more and more attention because of their unique electron structure and photocatalytic activation of small-molecule gases. But the continuous depletion of oxygen vacancies during the photocatalytic process seriously impacts the photocatalytic efficiency. Non-metallic introduction such as halogen can effectively weaken the Bi-O bond, which provides the possibility for the controllable construction of oxygen vacancies and their visible light regeneration. However, it is still not clear about the controllable construction of oxygen vacancies on Aurivillius Bi-based materials induced by halogen as well as the regeneration mechanism of oxygen vacancies in visible light. This project intends to realize the controllable construction and visible light regeneration of oxygen vacancies on Aurivillius Bi-based materials through the introduction of halogen. Theoretical calculation and various experimental tests will be applied to systematically investigate the influence of halogen and structure of Bi-base materials on oxygen vacancies formation energy. The impact of halogen on photocontrolled oxygen vacancies regeneration and the long-term stable photocatalysis induced by the regenerated behavior will be further studied. On the basis of the above results, the mechanism of optical oxygen vacancies regeneration behavior and its relationship with the photocatalytic performance will be summarized. This study will furnish the basic data and theoretical support for designing highly efficient and stable Aurivillius Bi-based photocatalytic materials with oxygen vacancies for solving environmental and energy problems.
含氧空位Aurivillius铋基材料因其独特的电子结构和在光催化小分子气体活化方面的研究受到广泛关注,然而由于氧空位在催化过程中的不断损耗而严重影响了光催化反应效率。卤素等非金属引入可有效削弱Bi-O键,为氧空位可控构筑及可见光控再生提供了可能。但有关卤素诱导Aurivillius铋基材料氧空位的可控构筑及其可见光控再生行为机制尚不明确。本项目拟通过引入卤素实现Aurivillius铋基材料氧空位的可控构筑和可见光再生,利用理论模拟和实验结合的方式系统研究卤素和Bi基材料结构对氧空位形成能的影响;考察卤素影响下Bi基材料光控氧空位再生行为及该再生行为导致的长效稳定的光催化作用;阐述Aurivillius结构Bi基材料光控氧空位再生行为的产生机制及其与光催化性能之间的关系。为设计合成高效、稳定含氧空位Aurivillius结构Bi基光催化材料进而解决环境及能源问题提供基础数据和理论支持。

结项摘要

实现可见光光催化材料的氧空位可控构筑及可见光辐照下的光控氧空位再生,对最终实现利用太阳能驱动的稳定高效的光催化反应具有重要意义。根据项目书计划,本项目以Bi2MoO6,Bi2WO6等最常见的Aurivillius结构Bi基材料为代表,采用水热、溶剂热等多种方法,首先开展了氧空位的调控和氧空位对CO2,O2和NOx等小分子活化机制研究。通过理论计算和实验相结合的手段发现向{001}晶面暴露钼酸铋上引入氧空位会促使CO2以B1-CO2构型吸附在其表面,主要转化生成高附加值的CH4。发现铋负载的{001}晶面含氧空位钼酸铋材料的光生电子的寿命延长,电子-空穴分离和迁移能力明显加强,超氧负离子和单线态氧等活性氧物种的生成能力明显加强,分子氧活化能力显著提升。通过简单的溶剂热法对Aurivillius结构Bi基材料引入F、Cl、Br、I等卤素离子发现,适量引入卤素离子可有效促进氧空位的产生,特别是针对钼酸铋材料,我们发现Br-可以增强和稳定钼酸铋{001}晶面上的氧空位,而几乎不影响钼酸铋{010}晶面上的氧空位。最后,我们通过简单的卤素离子(F-)修饰方法,在可见光照射下实现了光致变色Bi2MoO6上连续原位生成氧空位,借助ESR、ATR-FTIR、Raman 等多种原位表征分析手段揭示了F离子诱导钼酸铋氧空位可见光下的再生机制及其对NOx深度氧化机制。本项项目研究结果可为设计合成高效、稳定含氧空位Aurivillius结构Bi基光催化材料解决环境及能源问题提供基础数据和理论支持。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Hydrophilicity-Controlled Conjugated Microporous Polymers for Enhanced Visible-Light-Driven Photocatalytic H2 Evolution.
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  • DOI:
    10.1002/marc.201800494
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang Xuepeng;Chen Bo;Dong Wenbo;Zhang Xiaohu;Li Zibiao;Xiang Yonggang;Chen Hao
  • 通讯作者:
    Chen Hao
Oxygen vacancies induced special CO2 adsorption modes on Bi2MoO6 for highly selective conversion to CH4
氧空位在 Bi2MoO6 上诱导特殊的 CO2 吸附模式,用于高选择性转化为 CH4
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2019.118088
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Xianglong;Wang Shengyao;Yang Nan;Zhou Wei;Wang Pei;Jiang Kai;Li Shu;Song Hui;Ding Xing;Chen Hao;Ye Jinhua
  • 通讯作者:
    Ye Jinhua
Phosphorus-Functionalized Fe2VO4/Nitrogen-Doped Carbon Mesoporous Nanowires with Exceptional Lithium Storage Performance
具有优异储锂性能的磷功能化 Fe2VO4/氮掺杂碳介孔纳米线
  • DOI:
    10.1002/celc.202000198
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ChemElectroChem
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Tao Yuanxue;Yang Nan;Liang Chennan;Huang Dekang;Wang Pei;Cao Feifei;Luo Yanzhu;Chen Hao
  • 通讯作者:
    Chen Hao
Highly Intensified Molecular Oxygen Activation on Bi@Bi2MoO6 via a Metallic Bi-Coordinated Facet-Dependent Effect
通过金属双配位面依赖性效应对 Bi@Bi2MoO6 进行高度强化的分子氧活化
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b17623
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiao Xu;Nan Yang;Pei Wang;Shengyao Wang;Yonggang Xiang;Xiaohu Zhang;Xing Ding;Hao Chen
  • 通讯作者:
    Hao Chen
Constructing Oxygen Vacancies on Bi2MoO6 Nanosheets by Aqueous Ammonia Etching with Enhanced Photocatalytic NO Oxidation Performance
通过氨水蚀刻在 Bi2MoO6 纳米片上构建氧空位,增强光催化 NO 氧化性能
  • DOI:
    10.1021/acs.energyfuels.2c01660
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Energy & Fuels
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Xinling Wen;Xiaolong Jiang;Tongxin Jin;Hao Chen;Xiaohu Zhang;Shengyao Wang
  • 通讯作者:
    Shengyao Wang

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AI项目解读示例

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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