基于旋转圆盘-原位拉曼光谱联用技术的雌激素界面电催化微观机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21806124
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Exploring the efficient degradation method of environmental estrogen, one of the most important endocrine disruptors due to its low concentration, wide dispersion, high toxicity and chemical stability, is a vital issue in wastewater treatment. Electrocatalytic technology is widely applied in efficient degradation of estrogen at low concentrations owing to its high catalytic activity and mass transfer efficiency. However, there is a lack of effective method for in-situ investigation of the adsorption and catalysis mechanism for estrogen on the surface of the electrocatalytic materials. Therefore, an "in-situ rotating disk electrode coupled to Raman spectroscopy technology" is established for electrocatalytic process by using TiO2 as the electrocatalytic anode material. Then the in-situ electrochemical signal and Raman spectra during electrocatalytic process was analyzed to confirm effective electron transfer and intermediates. Combining with DFT theoretical calculations, the adsorption and catalysis mechanism of estrogen pollutants on the surface of TiO2 will be investigated. In-situ rotary disk coupled to Raman spectroscopy technology is established for electrocatalytic oxidation of estrogen pollutant. This technology will further guide the design and optimization of highly efficient electrocatalytic system for highly selective and efficient removal of environmental estrogen from wastewater, and has important social and environmental values.
探究环境雌激素这一类浓度低、毒性高、难降解的内分泌干扰素的高效降解方法是环境和化学领域的研究热点。电催化技术,由于其较高催化活性和传质效率,被广泛用于实现低浓度环境雌激素的高效降解。但是,对于雌激素在此催化转化过程的表界面微观机制,尤其是催化材料对雌激素的吸附与催化作用尚缺乏有效的原位监测手段。本项目拟在建立“旋转圆盘电化学-原位拉曼光谱联用技术”的基础上,以模式电催化剂TiO2作为电极材料,同步监测雌激素电催化降解过程中的原位电化学和拉曼光谱信号,分析其降解过程中电催化材料与雌激素间的电子转移机制及中间产物存在形态,并结合DFT理论计算解析雌激素在TiO2表面的微观吸附与催化反应机理,进而构建基于旋转圆盘-原位拉曼光谱联用技术的雌激素表界面电催化微观机理研究体系。该体系的建立将为高效、高选择性电催化去除污水中环境雌激素技术的设计和优化提供理论指导和实验支持,具有重要的学术价值及环境意义。

结项摘要

电催化污染物降解技术作为一种彻底去除废水中的毒性、难生物降解的有效办法,已成为污水处理工艺的一个发展趋势。旋转圆盘电极被广泛地应用于电催化污染物转化中的扩散及电子传递过程的机理研究。然而,精准地原位解析污染物在电催化剂的微观界面吸附催化作用机制不仅是解析污染物催化转化机理和优化电催化剂性能的关键,也是异相催化领域的一个重大挑战。本项目搭建了旋转圆盘电极-拉曼光谱仪联合装置,设计并优化旋转圆盘电电化学拉曼反应池,建立了原位旋转圆盘电化学-拉曼光谱技术,实现了AuAg纳米颗粒表界面4-硝基硫酚转化到4-氨基硫酚的电催化过程的实时监测,解析了该电催化过程中电子转移机制及材料的催化活性位点。其次,利用原位红外光谱微观解析污染物在材料表面的微观吸附作用,结合单颗粒荧光寿命成像的电子进一步解析了催化材料表界面的电子空穴转移机制和活性位点分布。该项目为设计更有效的纳米催化剂和优化电催化体系提供理论参考,同时为原位旋转圆盘电极电化学-拉曼光谱联用分析技术的建立实验和理论基础。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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专利数量(0)
Two-dimensional TiO2-g-C3N4 with both Ti-N and C-O bridges with excellent conductivity for synergistic photoelectrocatalytic degradation of bisphenol A
具有Ti-N和C-O桥的二维TiO2-g-C3N4具有优异的导电性,可协同光电催化降解双酚A
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2019.08.088
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Wang Wei Kang;Zhu Wenze;Mao Liang;Zhang Junying;Zhou Zhaoyu;Zhao Guohua
  • 通讯作者:
    Zhao Guohua
Coupling rotating disk electrodes and surface-enhanced Raman spectroscopy for in situ electrochemistry studies
耦合旋转盘电极和表面增强拉曼光谱用于原位电化学研究
  • DOI:
    10.1016/j.elecom.2021.106928
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Electrochemistry Communications
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Wang Zhiming;Wang Weikang;Liu Siyao;Yang Nianjun;Zhao Guohua
  • 通讯作者:
    Zhao Guohua
Hierarchically porous structure of two-dimensional nano-flakes assembled flower-like NiO promotes the formation of surface-activated complex during persulfate activation
二维纳米片组装花状NiO的分级多孔结构促进过硫酸盐活化过程中表面活化复合物的形成
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.133134
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Lu-Lu Zhou;Peng-Xi Liu;Ying Ding;Jia-Rui Xi;Li-Juan Liu;Wei-Kang Wang;Juan Xu
  • 通讯作者:
    Juan Xu

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  • 作者:
    李洁;杨伟;胡娟;王维康;谢邦互;杨鸣波
  • 通讯作者:
    杨鸣波

其他文献

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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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