绿色回收废旧二硅化钼中含钼相的微观结构演变及其光催化机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51574241
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0415.资源循环利用
  • 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

Molybdenum is a key role metal in human life and industry. In recent years, the world’s molybdenum demand has been driven by soaring steel production, particularly in China. With the rapid growing demand for molybdenum metal and ceaseless exploitation of all the mineral resources of molybdenum in the world, primary mineral supplies are becoming more and more insufficient to meet demands, resulting in increasing exploitation of secondary sources. Among secondary resources, spent molybdenum disilicide (MoSi2) is undoubtedly very important and contains 63 wt. % of molybdenum. Unfortunately, it is difficult to find reports of the recovery of molybdenum from spent MoSi2. Thus, this proposals show a novel, simple and direct process to treat spent MoSi2 to prepare MoO3, and the photocatalytic properties of the synthesized MoO3 will be discussed. .A well-known, yet unresolved, phenomenon occurring during low temperature oxidation is “MoSi2 pest”, which leads to disintegration of the material (i.e. destruction of the compound into powder). Typically, the pest phenomenon is not beneficial for the application of MoSi2 parts, however, this proposals use the pest phenomenon to convert spent MoSi2 to MoO3 and SiO2 as follows: MoSi2+O2→MoO3+SiO2. The thermodynamic conditions, kinetic and structural macrokinetics characteristics of MoSi2 pest oxidation will be investigated, and the microstructural evolution will be studied by XRD, SEM and TEM, etc. Then the phase containing Mo transformation mechanism will be discussed, and the physical model will be founded..Based on a high vapour pressure of a Mo-bearing species in equilibrium with MoO3 in air, MoO3 can be recovered from the pest product of MoSi2 by thermal evaporation and condensation. The phase composition, microstructure and dislocation of the recycled MoO3 will be investigated by XRD, SEM and HRTEM, and the optical properties will measured by FTIR and Raman. The growth process will be proposed for the formation of the recycled MoO3, and then the uniform morphology of the recycled MoO3 will prepared in future experiment..MoO3, as a wide band gap n- type semiconductor, is one of the most intriguing transition metal oxides. As catalyst material, MoO3, has attractive prospects in photocatalysis field and it can be used in environmental pollution control due to good adsorption properties for dyeing agent molecules. However, there are few reports on the photocatalytic properties of recycled MoO3. In present proposals, the photocatalytic properties of recycled MoO3 to degrade organic dyes such as methylene blue, methyl orange and phenol will be determined from the band gap structure, electron-hole pairs and recyclability and a possible photocatalytic mechanism is suggested..This work will develop the theories and methods of the recovery molybdenum from spent MoSi2 and other spent materials containing molybdenum, which is strong beneficial to the sustainable development of molybdenum resources.
面向钼资源短缺和有机污染物治理的重大需求,针对大量废旧二硅化钼得不到科学利用的问题,在申请人前期研究的基础上,提出以三氧化钼的形式绿色回收废旧二硅化钼中钼的新思想,揭示含钼相的组织演变规律,并把回收产物应用于有机污染物降解领域,探明相关降解机制。基于二硅化钼存在Pest现象的逆向思维,实现废旧二硅化钼中钼的环境友好性分离,通过热力学计算、动力学规律和结构宏观动力学特征分析,明确钼元素的迁移过程,澄清含钼相的转化机制。基于三氧化钼高温蒸汽压较高的现象,提出通过蒸发-冷凝工艺以三氧化钼的形式回收钼,阐明三氧化钼的形核条件和长大机理,构建三氧化钼形态控制的物理模型,实现回收产物的精确设计。从物料特征、能带结构、电子空穴复合几率、重复利用等方面探明三氧化钼对有机污染物的光催化降解规律,建立结构、形态和性能之间的关系。为促进稀有金属钼的绿色循环利用、发展光催化降解材料提供必要的理论依据和技术支持。

结项摘要

MoSi2是一种在800-1800℃广泛使用的电热元件材料,同时也是一种抗氧化涂层材料,此外还是一种潜在的高温结构材料,因而MoSi2在航空航天、高温烧结等工业领域和实验室研究方面获得普遍应用,每年产生大量废弃MoSi2;MoSi2中的Mo是过渡族难熔稀有金属,Mo的氧化物MoO3是一种半导体,具有电致变色、光催化降解等特性,因而本项目针对大量废旧MoSi2得不到科学利用的问题,基于MoSi2存在低温Pest现象的逆向思维,提出以MoO3的形式绿色回收废旧MoSi2中Mo的新思想。研究了MoSi2的Pest氧化以及热蒸发回收MoO3的最佳工艺条件,明确了Mo元素的迁移过程和MoO3的形成机制;探明了MoO3对亚甲基蓝的光催化降解规律。结果表明:500℃氧化180min可以使MoSi2完全转化为MoO3和无定形SiO2的混合物;950℃对氧化产物进行热蒸发,可以实现MoO3和SiO2的完全分离,XRD、XPS、FT-IR、Raman、TEM、HRTEM等分析表明回收产物为α-MoO3,UV-Vis结果显示回收MoO3的带隙为2.96eV;以回收MoO3作为光催化剂,对20mg/L亚甲基蓝溶液进行降解,暗处理30 min的吸附降解率达到42.15%,光照60 min其降解率达到99.25%,自由基捕获实验表明MoO3主要靠产生·OH降解染料。与市售MoO3试剂相比,回收MoO3具有更好的光催化活性。以回收的MoO3和Fe2O3为原料制备了Fe2(MoO4)3,同样展示了良好的光催化性能。本项目以废旧MoSi2为原料,基于MoSi2和MoO3的本征物理与化学特性,发展了一种低温氧化和高温热蒸发的绿色回收工艺,进而把回收产物MoO3应用于有机污染物的光催化降解领域,是一种从固废到环境治理的综合过程,其成果对于促进含钼资源的绿色综合利用、发展光催化降解材料与技术具有重要的科学意义和应用价值。

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)
Soluble starch-modulated solvothermal synthesis of grain-like Bi24O31Br10 hierarchical architectures with enhanced photocatalytic activity
可溶性淀粉调节溶剂热合成具有增强光催化活性的颗粒状 Bi24O31Br10 分级结构
  • DOI:
    10.1016/j.materresbull.2016.04.031
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    Materials Research Bulletin
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Liu Zhilin;Liu Jinlong;Liu Zhangsheng;Niu Jinan;Feng Peizhong
  • 通讯作者:
    Feng Peizhong
Microstructure and oxidation resistance of porous NbAl3 intermetallic prepared by thermal explosion reaction
热爆炸反应制备多孔NbAl3金属间化合物的微观结构及抗氧化性能
  • DOI:
    10.1080/02670836.2019.1635739
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Materials Science and Technology
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Cai Xiaoping;Xu Rui;Ren Xuanru;Kang Xueqin;Feng Peizhong
  • 通讯作者:
    Feng Peizhong
Preparation of oxidation protective MoSi2-SiC coating on graphite using recycled waste MoSi2 by one-step spark plasma sintering method
一步放电等离子烧结法利用回收废MoSi2制备石墨氧化防护MoSi2-SiC涂层
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2019.07.220
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chen Peng;Zhu Lu;Ren Xuanru;Kang Xueqin;Wang Xiaohong;Feng Peizhong
  • 通讯作者:
    Feng Peizhong
废弃硅钼棒循环再利用制备MoSi2基抗氧化涂层
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    装备环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈鹏;朱路;任宣儒;康学勤;王晓虹;冯培忠
  • 通讯作者:
    冯培忠
A high-entropy B4(HfMo2TaTi) C and SiC ceramic composite
高熵B-4(HfMo2TaTi)C和SiC陶瓷复合材料
  • DOI:
    10.1039/c8dt04555k
  • 发表时间:
    2019-04-28
  • 期刊:
    DALTON TRANSACTIONS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhang, Hanzhu;Hedman, Daniel;Akhtar, Farid
  • 通讯作者:
    Akhtar, Farid

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其他文献

淬熄法在燃烧合成反应机制研究中的最新进展
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘炯天
Nb、Al协同合金化MoSi_2材料的燃烧合成与组织结构
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    粉末冶金材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王晓虹;朱高明;吴光志;冯培忠
  • 通讯作者:
    冯培忠
Calculation and analysis of the valence electron structure of MoSisub2/sub and (Mosub0.95/sub, Nbsub0.05/sub)Sisub2/sub
MoSi2和(Mo0.95,Nb0.05)Si2价电子结构的计算分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Materials Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    刘伟生;冯培忠;王晓虹;牛继南;沈承金
  • 通讯作者:
    沈承金

其他文献

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微纳米跨尺度结构功能一体化多孔材料的构筑与催化特性
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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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