亚10纳米Fe(III)氧化物复合材料的制备及其高效除砷特性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21707067
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Iron oxide nanoparticles (NPs) are very promising for decontamination of water from arsenic (As) via ligand-exchange reactions. Accompanying with decreasing NPs size below 10 nm, their decontamination reactivity could be enhanced greatly. By dispersing inside polymer matrix, the defects of NPs, such as tendency of aggregation and difficult operation, could be partially or even completely remedied without compromising their high reactivity. However, polymer-supported NPs are commonly with size from dozens of nanometers to even >100 nm arising from the wide pore size distribution of the hosts. In this project, we intend to prepare millimeter-scale mesoporous polystyrene (MesoPS) through flash-freezing method to assemble iron oxide NPs. By varying the pore size of MesoPS from 5 to 30 nm, we will investigate the effect of host pore size on growth of the confined iron oxide NPs, and thereby realizing the preparation of polymer-supported sub-10 nm iron oxides. We will focus on surface chemistry of the confined NPs and their removal efficiencies toward As. Moreover, the mechanism of As(III)/(V) adsorption onto iron oxide NPs, the effect of solution chemistry on As removal, and regeneration of the newly developed nanocomposites will be studied. We anticipate that this work could stimulate more studies towards the rational design of highly efficient environmental nanocomposites.
Fe(III)氧化物纳米颗粒(NPs)可通过配体交换实现对砷(As)的选择性吸附,当其尺寸降低到亚10 nm常表现出显著的表面效应,并大幅提升材料的深度净污性能。将NPs分散到聚合物中可有效克服其易团聚、操作困难等不足。然而,受常用聚合物载体宽孔分布的影响,制备亚10 nm Fe(III)氧化物复合材料仍面临挑战。本项目拟基于“闪速冷冻法”制备介孔聚合物,探讨载体孔结构(5-30 nm)对NPs生长过程与粒径的影响规律,开发并优化亚10 nm Fe(III)氧化物复合材料的制备方法;深入研究限域条件下亚10 nm Fe(III)氧化物形貌、晶体结构及表面化学特性的演变规律,系统评价所制复合材料的除As性能,阐明新材料吸附除As过程的表面效应;此外,还将探究溶液化学性质对新材料除As性能的影响与新材料的再生方法。本项目有望为高性能环境纳米复合材料的研制及应用提供理论与技术参考。

结项摘要

目前,水中砷的深度净化仍面临挑战。纳米Fe(III)氧化物可通过形成内圈配合物实现对砷的选择性去除而备受关注。为了克服纳米颗粒的实际应用瓶颈,通常需要将其负载至大颗粒载体中。受载体孔结构难以精确调控影响,目前仍难以获得高活性的亚10纳米复合材料。项目通过闪速冷冻法,制得了系列聚苯乙烯基亚10纳米Fe(III)氧化物,阐明了其表面理化特性演变规律,并揭示了其深度除砷的限域特性。此外,项目还研发了功能耦合型抗天然有机质、抗硅酸盐污染复合纳米材料。围绕上述内容,项目发表了SCI论文10篇,获授权中国/美国发明专利各1项。本项目有望为高性能环境纳米复合材料的研制及应用提供理论与技术参考。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Water Decontamination from Cr(III)-Organic Complexes Based on Pyrite/H2O2: Performance, Mechanism, and Validation
基于黄铁矿/H2O2 的 Cr(III)-有机配合物的水净化:性能、机理和验证
  • DOI:
    10.1021/acs.est.8b01693
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Ye Yuxuan;Shan Chao;Zhang Xiaolin;Liu Hui;Wang D;an;Lv Lu;Pan Bingcai
  • 通讯作者:
    Pan Bingcai
Selective sequestration of p-arsanilic acid from water by using nano-hydrated zirconium oxide encapsulated inside hyper-cross-linked anion exchanger
使用封装在超交联阴离子交换剂内的纳米水合氧化锆从水中选择性封存对阿散酸
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.123624
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Zhenyu Zhao;Pengyuan Wu;Zhuoyao Fang;Xiaolin Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaolin Zhang
Enhanced Arsenite Removal from Silicate-containing Water by Using Redox Polymer-based Fe(III) Oxides Nanocomposite
使用基于氧化还原聚合物的 Fe(III) 氧化物纳米复合材料增强含硅酸盐水中亚砷酸盐的去除
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2020.116673
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Fang Zhuoyao;Li Zhixian;Zhang Xiaolin;Pan Siyuan;Wu Mengfei;Pan Bingcai
  • 通讯作者:
    Pan Bingcai
凝胶型树脂载纳米水合氧化铁复合材料的制备与除As(V)特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Polymerica Sinica
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    刘艳;高洋;赵昕;单超;张孝林;潘丙才
  • 通讯作者:
    潘丙才
Efficient removal of Cr(III)-organic complexes from water using UV/Fe(III) system: Negligible Cr(VI) accumulation and mechanism
使用 UV/Fe(III) 系统从水中有效去除 Cr(III)-有机络合物:可忽略不计的 Cr(VI) 积累和机制
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2017.09.021
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Ye Yuxuan;Jiang Zhao;Xu Zhe;Zhang Xiaolin;Wang D;an;Lv Lu;Pan Bingcai
  • 通讯作者:
    Pan Bingcai

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张孝林

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均孔聚苯乙烯基纳米磷酸锆深度去除重金属的限域效应
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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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