冷等离子体处理Au/TiO2可见光催化剂及其脱除室内空气中甲醛的反应性能

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21673030
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    68.0万
  • 负责人：
    朱爱民
  • 依托单位：
    大连理工大学
  • 学科分类：
    B0805.过程强化与化工装备
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Supported Au/TiO2 is a very promising visible-light (VL) photocatalyst, because it has strong visible-light absorption via surface plasmon resonance (SPR) of Au nanoparticles. However, an especially effective low-temperature treatment method for preparation of Au/TiO2 VL photocatalysts is needed. Cold plasma has electron temperatures higher than 10,000 K and gas temperature as low as room temperature. Therefore, cold plasma as a unique low-temperature treatment method of Au/TiO2 VL photocatalysts and the performance of plasma-treated samples in formaldehyde removal from indoor air are to be studied in this project. The effects of electrode configuration in plasma treatment chamber, electric discharge parameters, and processing conditions of plasma treatment will be investigated. Combining optical emission spectra diagnostics and on-line analysis of mass spectra and FT-IR spectra, the underlying mechanisms for the plasma action on the support surface and Au species and the control factors in performance of VL photocatalytic oxidation of formaldehyde on Au/TiO2 will be clarified. Thereby, high-performance Au/TiO2 VL photocatalysts will be achieved.
负载于TiO2载体上的纳米Au粒子因具有表面等离子共振效应而高效吸收可见光，被视为一种极具发展前景的可见光催化剂。然而，制备高效的Au/TiO2可见光催化剂需发展一种特别有效的低温处理方法。冷等离子体具有高达10,000 K以上的电子温度和低至室温的气体温度，因此本项目基于冷等离子体这种新型独特的低温处理方法，拟开展Au/TiO2可见光催化剂的冷等离子体处理及其脱除室内空气中甲醛反应性能的研究。研究等离子体处理室电极结构、放电参数以及等离子体处理工艺条件对Au/TiO2可见光催化剂性能的影响规律，结合发射光谱、质谱和FT-IR光谱等手段对等离子体处理过程的原位诊断和在线分析，阐明载体表面与Au物种的等离子体作用机制，揭示Au/TiO2可见光催化氧化甲醛反应性能的决定因素，并由此研发高性能的Au/TiO2可见光催化剂。

结项摘要

负载于TiO2载体上的纳米Au粒子因具有表面等离子共振效应而高效吸收可见光，被视为一种极具发展前景的可见光催化剂。然而，制备高效的Au/TiO2可见光催化剂需发展一种特别有效的低温处理方法。冷等离子体具有高达10,000 K以上的电子温度和低至室温的气体温度，因此本项目基于冷等离子体这种新型独特的低温处理方法，开展了Au/TiO2的冷等离子体活化处理及可见光催化氧化模拟空气中甲醛反应性能的研究。分别以Degussa公司的P25和自制的羟基化无定形TiO2（AmT）作为载体，采用浸渍-氨洗法制得Au/P25和Au/AmT待处理样品。采用不同气氛的大气压介质阻挡放电等离子体，在优化的放电条件下对它们进行了活化处理。.对于Au/P25样品，氧等离子体活化明显优于氢等离子体。氧等离子体活化使Au/P25表面含有大量的表面氧，促进了甲醛在催化剂上的吸附以及表面电荷在Au与载体界面的转移，加快了其中的速率控制步骤（甲酸盐氧化为碳酸盐以及碳酸盐的分解），从而增强了氧等离子体活化的Au/P25在可见光催化氧化甲醛反应中的活性。.对于AmT样品，氢等离子体活化的活性最高，比氧等离子体活化的活性高一个数量级。氮等离子体活化的与未活化的Au/AmT样品都没有活性。因AmT载体表面含有大量的羟基，故浸渍-氨洗法制备的Au/AmT样品上发现了相当量的残留氨及其在等离子体活化过程中的衍生物种。它们对Au/AmT可见光催化活性具有明显的抑制效应。.为使Au/AmT样品避免残留氨及其衍生物种的影响，采用NaOH沉积沉淀法制得Au/AmT样品，考察氢、氧等离子体的活化。与Au/P25截然不同的是，氢等离子体活化的Au/AmT活性，约为氧等离子体活化样品的4倍。最后，阐明了等离子体气氛和载体性质对Au/TiO2活化的影响机制。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
A novel process of ozone catalytic oxidation for low concentration formaldehyde removal
臭氧催化氧化去除低浓度甲醛的新工艺
  • DOI：
    10.1016/s1872-2067(17)62890-0
  • 发表时间：
    2017-10
  • 期刊：
    Chinese Journal of Catalysis
  • 影响因子：
    16.5
  • 作者：
    Bin Zhu;Xiao-Song Li;Peng Sun;Jing-Lin Liu;Xiao-Yuan Ma;Xiaobing Zhu;Ai-Min Zhu
  • 通讯作者：
    Ai-Min Zhu
Plasma-promoted Au/TiO2 nanocatalysts for photocatalytic formaldehyde oxidation under visible-light irradiation
可见光照射下等离子体促进的 Au/TiO2 纳米催化剂光催化甲醛氧化
  • DOI：
    10.1016/j.cattod.2019.03.033
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Catalysis Today
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Li Xiao-Song;Ma Xiao-Yuan;Liu Jing-Lin;Sun Zhi-Guang;Zhu Bin;Zhu Ai-Min
  • 通讯作者：
    Zhu Ai-Min
TiO2-supported Au-Ag plasmonic nanocatalysts achieved by plasma restructuring and activation.
通过等离子体重组和活化实现TiO2负载的Au-Ag等离子体纳米催化剂。
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2020.123508
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Zhu Bin;Zhang Lu-Yao;Liu Jing-Lin;Zhang Xiao-Min;Li Xiao-Song;Zhu Ai-Min
  • 通讯作者：
    Zhu Ai-Min
Enhanced effect of plasma on catalytic reduction of CO2 to CO with hydrogen over Au/CeO2 at low temperature
低温下等离子体对 Au/CeO2 催化氢气还原 CO2 生成 CO 的增强作用
  • DOI：
    10.1016/j.jechem.2016.11.023
  • 发表时间：
    2017-05-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY
  • 影响因子：
    13.1
  • 作者：
    Zhu, Xiaobing;Liu, Jian-Hao;Zhu, Ai-Min
  • 通讯作者：
    Zhu, Ai-Min
Plasmochemical approach to template-free synthesis of highly crystalline mesoporous TiO2 within milliseconds
等离子体化学方法在毫秒内无模板合成高结晶介孔 TiO2
  • DOI：
    10.1002/cnma.201800574
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    ChemNanoMat
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Si-Yuan Zhang;Xiao-Song Li;Jing-Lin Liu;Xiaobing Zhu;Ai-Min Zhu
  • 通讯作者：
    Ai-Min Zhu

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其他文献

淡水生态系统监测评价指标体系初步研究
  • DOI：
    10.16232/j.cnki.1001-4179.2020.02.007
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    2020
  • 期刊：
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  • 作者：
    朱爱民
  • 通讯作者：
    朱爱民
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  • DOI：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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HO2 自由基的测定
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    朱爱民
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    物理化学学报，近期内投出。
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王丽娜;刘忠伟;朱爱民;赵国利
  • 通讯作者：
    赵国利
“Plasma-enhanced low-temperature C2H4-SCR of NOx over Cu-ZSM-5 in the presence of excess oxygen.”
– 在过量氧气存在的情况下，在 Cu-ZSM-5 上进行等离子体增强低温 C2H4-SCR 处理 NOx。 –
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Appl. Catal. B: Environ. (SCI收录期刊), Submitted
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙琪;朱爱民;杨学锋;牛金海;徐勇;宋志民
  • 通讯作者：
    宋志民

其他文献

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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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