钛基催化剂光催化去除大气环境NO过程中副产物的形成机制与消除

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21207145
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0603.大气污染与控制化学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Semiconductor photocatalysis, as a "green" technology, has been widely used to treat polluted air and water. Many researchers focus their efforts on the photocatalytic removal of atmospheric NO at low concentrations (at ppb levels). Photocatalyst reported in reference can be used to remove atmospheric NO at low concentrations, however, NO2 or HONO, as the byproducts of visible light photocatalytic removal of NO, may be released to atmospheric environment and caused secondary pollution. It is significant to investigate the formation mechanism and inhibition of byproducts of photocatalytic removal of NO. In this project, some methods will be taken to improve the activity and selectivity of the Ti-based photocatalyst. The byproducts can be eliminated through these methods, such as optimize the preparation methods and conditions, composite other materials with Ti-based photocatalyst. Visible light active, highly efficient, chemical inertness and environmental friendly photocatalyst will be prepared and used for NO removal. The structure activity relationship and reaction mechanism of the photocatalytic removal of NO will be revealed by several in situ and non in situ methods. These results will be further direct the design of photocatalyst. The efficiencies of photocatalytic removal of NO under near real atmospheric environment will be evaluated using Smog Chamber. All the results will provide basic data for the application of environmental photocatalytic materials.
光催化技术作为一种"绿色"技术广泛应用于大气和水体污染物的净化,利用光催化技术去除大气环境中低浓度的NO近期引起研究者的关注。目前文献报道的各种光催化剂能在可见光下较好的去除大气环境中的NO。但是有文献报道光催化去除NO过程中存在副产物NO2或者HONO的释放,会对环境造成二次污染。研究光催化去除NO过程中副产物的形成机制与抑制方法具有重要的意义。本项目拟从消除副产物的角度出发,通过改变制备方法、优化制备条件以及与其他强吸附能力材料复合,抑制副产物的释放,提高钛基催化剂的活性和选择性,制备可见光响应的高效稳定环境友好的光催化剂;采用多种原位和离位表征手段,建立催化剂在光催化NO氧化反应中的构效关系,明晰NO光催化去除过程中副产物的形成与消除机制,进一步指导催化剂的设计合成;利用烟雾箱评价在接近真实大气环境条件下光催化剂净化NO的效果,为环境光催化材料的实际应用提供基础数据。

结项摘要

一氧化氮 (NO) 是主要的大气污染物之一,其主要来源于含氮矿物燃料的燃烧;高温条件下N2 和O2 也可反应形成热力型NO。NO 在大气中能被氧化而成为酸雨的重要来源。在太阳光照射下,氮氧化物与碳氢化合物可形成光化学烟雾 (photochemical smog),造成严重的二次污染,并可能是灰霾天气形成的重要原因。长期暴露于NO 和其衍生物下还会危害人类的身体健康。因此,NO 的控制与去除一直是大气污染控制研究的重点内容。目光催化技术作为一种“绿色”技术广泛应用于大气和水体污染物的净化,利用光催化技术去除大气环境中低浓度的NO 近期引起研究者的关注。目前文献报道的各种光催化剂能在可见光下较好的去除大气环境中的NO。但是有文献报道光催化去除NO 过程中存在副产物NO2 或者HONO 的释放,会对环境造成二次污染。研究光催化去除NO 过程中副产物的形成机制与抑制方法具有重要的意义。. 本项目从消除副产物的角度出发,通过对TiO2进行晶体结构改性、金属元素掺杂和异质结搭建等方法来提高钛基催化剂的活性和选择性,抑制副产物的释放,从而获得在具有可见光响应的高效环境友好的光催化剂;采用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、激光诱导荧光光谱(PL)以及电子自旋共振(ESR)、X-射线近边吸收精细结构(XANES)、X-射线光电子能谱(XPS)等手段研究了催化剂的物化特性,并结合理论计算(CASTEP)的方法对催化剂活性提高关键机制进行DFT计算,从而建立了催化剂在光催化NO 氧化反应中的构效关系,明晰NO 光催化去除过程中副产物的形成与消除机制,为进一步指导催化剂的设计合成和环境光催化材料的实际应用提供了基础数据。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
Enhanced photocatalytic oxidation of NO over g-C3N4-TiO2 under UV and visible light
紫外光和可见光下 g-C3N4-TiO2 增强光催化氧化 NO
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2015.11.013
  • 发表时间:
    2016-05-05
  • 期刊:
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Ma, Jinzhu;Wang, Caixia;He, Hong
  • 通讯作者:
    He, Hong
Heterogeneous photochemical reaction of ozone with anthracene adsorbed on mineral dust
臭氧与矿尘吸附蒽的非均相光化学反应
  • DOI:
    10.1016/j.atmosenv.2013.02.039
  • 发表时间:
    2013-06
  • 期刊:
    Atmospheric Environment
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Ma, Jinzhu;Liu, Yongchun;Ma, Qingxin;Liu, Chang;He, Hong
  • 通讯作者:
    He, Hong
Photocatalytic Removal of NOx over Visible Light Responsive Oxygen-Deficient TiO2
可见光响应缺氧 TiO2 光催化去除 NOx
  • DOI:
    10.1021/jp500116n
  • 发表时间:
    2014-04-10
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ma, Jinzhu;Wu, Hongmin;He, Hong
  • 通讯作者:
    He, Hong
Effect of Fe on the photocatalytic removal of NOx over visible light responsive Fe/TiO2 catalysts
Fe 对可见光响应 Fe/TiO2 催化剂光催化去除 NOx 的影响
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2015.05.003
  • 发表时间:
    2015-12-01
  • 期刊:
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Ma, Jinzhu;He, Hong;Liu, Fudong
  • 通讯作者:
    Liu, Fudong

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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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