磁场驱动下g-C3N4量子点/单层Bi2WO6异质结对景观水体硝态氮和氨氮光促协同转化机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51909283
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1007.环境污染治理与修复
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Excessive nitrate-nitrogen and ammonia-nitrogen in water has become a common and serious problem in the world. Photocatalysis is considered to be the most promising denitrification technology for water bodies, but the effect of photocatalytic denitrification is limited by photocatalytic activity, secondary pollutants (such as nitrite and nitrogen oxides, etc.), and dependence on sacrificial agents, etc. This project intends to improve the photocatalytic denitrification effect and the selective conversion efficiency of nitrogen through the internal optimization of photocatalytic materials, the external strengthening of the magnetic field, and the synergistic removal of nitrate-nitrogen and ammonia-nitrogen. Characterization technology, physical chemical detection technology and density functional theory simulation calculation will be applied to explore the controllable preparation rules for the optimization of g-C3N4 quantum dots/monolayered Bi2WO6 heterojunction photocatalytic materials, to confirm the intrinsic enhancement mechanism of photocatalytic decomposition efficiency of nitrate-nitrogen and ammonia-nitrogen driven by the magnetic field, and to clarify the microscopic mechanism of synergistic transformation and molecular evolution of nitrate-nitrogen and ammonia-nitrogen. It is of great significance to profoundly reveal the rules of selective transformation of nitrate-nitrogen and ammonia-nitrogen in water, and it will provide theoretical basis and technical reference for the development of photocatalytic technology for effective denitrification and decontamination of water bodies.
水体硝态氮和氨氮超标已成为全世界普遍存在的严重问题。光催化被认为是具有广阔应用前景的水体脱氮技术,但脱氮光催化剂的活性需要提高、反应副产物(亚硝酸盐、氮氧化物等)对环境存在二次污染等因素限制其进一步发展。本项目通过将g-C3N4量子点引入单层Bi2WO6纳米片结构中形成异质结实现材料的内部优化、利用并调控磁场对光催化反应进行外部加强、以及提出构建硝态氮和氨氮的协同互促体系,综合提高光催化脱氮效果及对氮气的选择性转化效率;利用表征技术和物理化学检测技术,结合密度泛函理论模拟计算,探究g-C3N4量子点/单层Bi2WO6异质结光催化材料优化的可控制备规律,分析磁场对提高硝态氮和氨氮光催化分解效率的内在增强机制,阐明硝态氮和氨氮协同互促及分子演变的微观机理。该项目研究对深刻揭示水体中硝态氮和氨氮光促选择性转化规律有重要意义,为发展光催化技术有效应用于水体脱氮净化提供理论依据和技术借鉴。

结项摘要

氮污染是全球水体中普遍存在的严重问题。光催化技术在水体脱氮处理中具有广阔的应用前景。本项目主要通过调控制备方法、反应条件等将氮化碳量子点与单层钨酸铋纳米片的耦合形成异质结,实现复合材料的可见光响应及强光催化活性,并利用外部磁场调控光催化脱氮的反应过程,以及构建硝态氮和氨氮的协同互促脱氮体系,从而实现水体氮污染的有效治理。项目中采用了X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外可见光吸收光谱、电化学阻抗等现代检测技术,从材料的结合方式、磁场的影响规律和污染物的转化途径等方面综合揭示磁场对g-CNQDs/BWO光催化去除硝态氮和氨氮的增强机制,以及硝态氮和氨氮光催化反应协同互促的内在机理。本项目的研究表明磁场增强的g-CNQDs/BWO复合材料光催化体系在同步去除实际水环境中的硝态氮和氨氮方面具有巨大的潜力。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Removal mechanisms of phosphate from water by calcium silicate hydrate supported on hydrochar derived from microwave-assisted hydrothermal treatment
微波辅助水热处理水炭负载水合硅酸钙去除水中磷酸盐的机制
  • DOI:
    10.1016/j.eti.2022.102942
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Environmental Technology & Innovation
  • 影响因子:
    7.1
  • 作者:
    Ziwen Guo;Kewei Li;Luhua Jiang;Yupeng Ran;Emmanuel Konadu Sarkodie;Jiejie Yang;Jiaxin Shi;Shaobo Liu;Meifang Li;Jiang Li;Hongwei Liu;Yili Liang;Huaqun Yin;Xueduan Liu
  • 通讯作者:
    Xueduan Liu
Effect of Transition-Metal Oxide M (M = Co, Fe, and Mn) Modification on the Performance and Structure of Porous CuZrCe Catalysts for Simultaneous Removal of NO and Toluene at Low–Medium Temperatures
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  • DOI:
    10.1021/acs.energyfuels.1c04407
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Energy & Fuels
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Jun Tang;Lingkui Zhao;Su Jiang;Yan Huang;Junfeng Zhang;Jiang Li
  • 通讯作者:
    Jiang Li
Perceived Quality of Urban Wetland Parks: A Second-Order Factor Structure Equation Modeling
城市湿地公园的感知质量:二阶因子结构方程模型
  • DOI:
    10.3390/su12177204
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Sustainability
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jiang Li;Qiao Pan;You Peng;Tao Feng;Shaobo Liu;Xiaoxi Cai;Chixing Zhong;Yicheng Yin;Wenbo Lai
  • 通讯作者:
    Wenbo Lai
Design and Preparation of Chitosan-Crosslinked Bismuth Ferrite/Biochar Coupled Magnetic Material for Methylene Blue Removal
壳聚糖交联铁酸铋/生物炭耦合磁性材料的设计与制备用于去除亚甲基蓝
  • DOI:
    10.3390/ijerph17010006
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL RESEARCH AND PUBLIC HEALTH
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cai, Xiaoxi;Li, Jiang;Luo, Lerong
  • 通讯作者:
    Luo, Lerong
Design and Synthesis of a Biochar-Supported Nano Manganese Dioxide Composite for Antibiotics Removal From Aqueous Solution
生物炭负载的纳米二氧化锰复合物的设计与合成,用于去除水溶液中的抗生素
  • DOI:
    10.3389/fenvs.2020.00062
  • 发表时间:
    2020-05-22
  • 期刊:
    FRONTIERS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Li, Jiang;Cai, Xiaoxi;Liu, Sijia
  • 通讯作者:
    Liu, Sijia

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    杨飒
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁志华;孙占学;刘亚洁;李江;李泽兵;周仲魁;温桃;孙晓宇
  • 通讯作者:
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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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