新型叠层光解水分子器件的组装和性能优化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21573033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0205.电化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Utilization of solar energy to replace traditional fossil fuels is a tendency to develop a sustainable society in the future. Conversion of solar energy into chemical fuels, such as hydrogen, by visible light driven water splitting using dye-sensitized photoelectrochemical cells (DS-PECs) is regarded as a particularly attractive approach. During the past years, DS-PECs attracted worldwide attention and experienced rapid development. However, these approaches suffer from inherent drawbacks, for instance decreased total light absorption by photosensitizer (PS); serious light damage and desorption of PS and catalyst from photoanode; low stabilities or poor photoactivities of molecular devices, and so on. Therefore, based on our experience, in this project, we devote ourselves to develop series of new efficient multi-layer photoanodes to improve the photoactive and stability of the whole DS-PECs. To meet those shortages, we’ll try to improve the fastness of dye used in molecular devices through increasing the number of adsorption group; Broaden the light absorption band and improve the utilization efficiency of light through selection and development of some structural stability, wide light absorption and high energy level organic dye molecules as auxiliary energy photosensitive dye or isolation layer; Decrease the light damage and the desorption through functional modification with the auxiliary isolate layer; Reduce invalid electron transfer in the system through functional modification photoanodes with application of some suitable organic polymer materials as auxiliary layer.
利用太阳光分解水制取氢气是人们解决未来能源需求的一条可行性路径,而染料敏化光解水分子器件被认为是实现分子水平太阳能转换,高效利用太阳光分解水制取氢气的理想方法之一。本项目基于已有的工作基础,针对目前光解水分子器件中光利用率不高、光破坏和脱吸附严重、无效电子传递严重、稳定性不高等问题,致力于通过选用和优化染料敏化光解水分子器件中用到的光敏染料,通过增加染料上的吸附基团数量来提高吸附牢度;同时选用和开发一些结构稳定、光吸收范围较宽,能量较高的有机分子染料作为辅助光敏染料或隔离层;结合目前已经开发的具有较好稳定性和催化性能的金属有机分子作为水氧化或质子还原催化剂,组装新型高效的叠层光解水分子器件,用以拓宽光吸收谱带、提高光利用率和隔绝光解水产生的活性氧对光敏染料的破坏,减少体系中的无效电子传递,构建高活性和高稳定性的染料敏化光解水分子器件,提高整个光电化学池的光解水性能和工作寿命。

结项摘要

利用太阳能分解水制氢是一种经济、清洁的制氢方法,这方面的研究直接关系到能源开发与环境保护,是近年来生物无机化学和可再生能源领域中重要的前沿课题之一。利用太阳光分解水制取氢气是人们解决未来能源需求的一条可行性路径,而染料敏化光解水分子器件被认为是实现分子水平太阳能转换,高效利用太阳光分解水制取氢气的理想方法。目前,人们正逐渐将光解水制氢的研究的主要方向转向功能化和器件化,设计并合成具有光学活性的高效均相水氧化催化剂,构建由纳米半导体材料与光活性催化水氧化金属配合物组成的分子器件等,并由此构建光解水制氢分子器件,成功实现光解水同时制取氢气和氧气。.本项目主要从分子催化剂的开发,光催化分子器件的构建和优化、电催化器件的构建和性能等方面进行基础研究和探索。针对分子器件光解水效率低,稳定性差等关键科学问题,运用分子工程手段,通过巧妙设计和组装新型高效的光阳极,调控和优化分子催化剂/半导体界面电荷传输性能,构建更加高效的光解水分子器件。.1.运用分子工程构建光解水分子器件; .2.通过微纳米结构控制改性基底表面纳米结构,构建高效电解水催化剂器件;.3.通过微纳米结构控制开发异质原子掺杂Cu2Se-Cu2O复合材料,构建高效电解水催化剂器件;.4.运用纳米工程开发高效超薄二维薄膜光敏材料和高效钙钛矿结构的CoSn(OH)6催化剂

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Copper Oxide Film In-situ Electrodeposited from Cu(II) Complex as Highly Efficient Catalyst for Water Oxidation
Cu(II)配合物原位电沉积氧化铜薄膜作为高效水氧化催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2017.01.187
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Hu Chen;Yan Gao;Zhongkai Lu;Lu Ye;Licheng Sun
  • 通讯作者:
    Licheng Sun
Highly effective electrochemical water oxidation by copper oxide film generated in situ from Cu(II) tricine complex
Cu(II) Tricine 络合物原位生成氧化铜膜,高效电化学水氧化
  • DOI:
    10.1016/s1872-2067(17)62892-4
  • 发表时间:
    2018-03-01
  • 期刊:
    CHINESE JOURNAL OF CATALYSIS
  • 影响因子:
    16.5
  • 作者:
    Gao, Yan;Chen, Hu;Chen, Xuyang
  • 通讯作者:
    Chen, Xuyang
Influences of the adsorption state of catalyst on the performance of DS-PEC for visible light driven water splitting
催化剂吸附状态对DS-PEC可见光驱动水分解性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jechem.2016.09.003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Energy Chemistry
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Zhang Linlin;Gao Yan;Ding Xin
  • 通讯作者:
    Ding Xin
A steady composite molecular anode Ru1/MWCNTsCOOH/GC for robust catalytic water oxidation
用于稳健催化水氧化的稳定复合分子阳极 Ru1/MWCNTsCOOH/GC
  • DOI:
    10.1016/j.jechem.2018.10.013
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Journal of Energy Chemistry
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Gao Y.;Wei Y.;Lu Z.;Chen X.;Wang D.
  • 通讯作者:
    Wang D.
An ultrathin nickel-based film electrodeposited from a Ni-Tris molecular precursor for highly efficient electrocatalytic water oxidation
由 Ni-Tris 分子前体电沉积的超薄镍基薄膜,用于高效电催化水氧化
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2018.06.167
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Chen H.;Gao Y.;Ye L.;Yao Y.;Wei Y.;Chen X.
  • 通讯作者:
    Chen X.

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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

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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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