以壳聚糖构建具有高效单线态氧活性的碳基材料及催化性能研究

基本信息
批准号:21905096
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:陈巍
学科分类:
依托单位:安徽农业大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
硫醚氧化反应壳聚糖单线态氧生物质碳材料天然高分子
结项摘要

Singlet oxygen shows great potentials in photodynamic therapy, pollutant degradation, and organic synthesis due to its unique electronic structure and strong oxidizing ability. The bottleneck during the single oxygen generation is mostly caused by the generation of other reactive oxygen species (such as hydroxyl radical and superoxide radical) which will reduce the reaction efficiency and selectivity. For this problem, the project applicant proposes a novel in-situ preparation of metal/nitrogen-doped carbon catalysts with abundant hierarchical structure and good conduction ability of electron. Starting from the regulation and control of singlet-triplet energy gap of the materials, the novel catalyst will be synthesized by using step-by-step carbonization route with metal-chitosan aerogel self-templating method. The project intends to achieve the selective regulation of band gap and the highly selective productivity of singlet oxygen by means of adjusting the binding of doping element in catalysts. Furthermore, the effect and mechanism of the materials microstructure on singlet oxygen productivity will be elucidated by using various developed characterization techniques and theoretical calculations. Then, the novel catalysts will be used in the photocatalytic selective sulfoxidation reaction. The mechanism of the reaction, and the catalytic activity, stability and recycling performance of the optimized catalysts will be studied. This project will provide theories and methods for the design of novel biomass based photocatalytic materials.

单线态氧具有独特的电子结构和强氧化能力,被广泛应用于光动力治疗、污染物降解、有机合成等领域。针对单线态氧产生过程中生成其他活性氧物种(如羟基自由基和超氧自由基)而降低反应效率和选择性的瓶颈问题,本项目提出从材料单线态-三线态能隙调控出发,采用金属/壳聚糖复合气凝胶自模板法,梯度碳化原位构建具有分级孔隙结构且电子传导率高的金属/氮共掺杂碳基催化材料。项目拟通过调变催化材料中掺杂元素的结合方式,实现对材料能隙的调控并赋予其对单线态氧的高选择性产生能力。借助多种现代表征技术与理论计算,阐明材料微观结构对单线态氧产生能力的影响规律与调控机制。在此基础上,将催化剂用于光催化硫醚选择性氧化反应,对其催化活性、稳定性及循环使用性能进行评价,揭示催化反应机理。项目预期成果为设计新型生物质基光催化材料提供相关的理论与方法。

项目摘要

活性氧物种被广泛应用于光催化反应及污染物降解等领域研究。设计合适的催化材料,对分子氧的活化起到至关重要的作用。.本项目中,通过离子交换过程将有机染料(Rose Bengal and Eosin Y)负载到壳聚糖衍生物中,设计了一种新型可回收的光催化材料。实验结果表明,该催化材料能高效选择性氧化硫醚合成亚砜。同时可该策略也适用于由烯烃和硫醇光催化合成亚砜。该催化体系具有可回收性、可重复使用性和简化的纯化过程等优点,使其具有良好的应用前景。同时,还开发了介孔石墨化氮化碳作为硫氰化转化的多相光催化剂。通过电子顺磁共振光谱(EPR)和荧光猝灭实验对反应机理进行了系统研究,并对参与光催化反应的活性氧进行了分析。.此外,还设计以纤维素为基材,经高温碳化、聚多巴胺涂层及水热矿化原位生长-FeOOH,制备复合光催化材料。PDA涂层的引入能够促进光生载流子在催化剂中的传输,并能有效地防止-FeOOH纳米颗粒团聚,从而显著提高催化活性。同时,还研究利用壳聚糖(N源)和木质素磺酸盐(S源)制备N, S共掺杂蜂窝煤形状碳基材料,用于活化过硫酸盐降解污染物。同时,将该催化材料拓展到电化学储能应用,具体良好的超级电容器性能。.在本项目资助下,取得一定研究的研究成果,在Dyes and Pigments,New Journal of Chemistry,Carbon等学术期刊发表SCI论文4篇,培养研究生2名,完成预期研究目标。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
4

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

陈巍的其他基金

批准号:81800534
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81202553
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11305219
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20206022
批准年份:2002
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:18800308
批准年份:1988
资助金额:2.20
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21673093
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61675189
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31872457
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:41874025
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61671269
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:20576089
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:61605234
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21103065
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60902001
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41474022
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:81602224
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61201239
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

低单线态-三线态交换能材料及其高效率白光OLED器件

批准号:91233116
批准年份:2012
负责人:苏仕健
学科分类:E0309
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
2

设计、合成新型过渡金属配合物光敏剂高效敏化产生单线态氧

批准号:21573034
批准年份:2015
负责人:郭慧敏
学科分类:B0306
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
3

光电催化协同单线态氧漂白竹浆及脱木素机理的研究

批准号:20367001
批准年份:2003
负责人:王双飞
学科分类:B0603
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
4

单线态氧双光子荧光探针检测机理的研究

批准号:21803075
批准年份:2018
负责人:李力
学科分类:B0301
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目