基于纳米级硼掺杂金刚石的三维光电催化电极高效处理难降解化工废水

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676246
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 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

The degradation of refractory chemical wastewater is a big challenge of wastewater treatment, which is also the key factor restricting the development of chemical industry. Boron doped diamond (BDD) film electrode can effectively produce free radical to oxide and mineralize the pollutants, which has been considered as an efficient and green technology among advanced oxidation processes. However, the industrialized application of BDD has been limited due to its low current efficiency and high cost. In this project, we propose to investigate the growth dynamic behavior of the BDD film electrode. By fabricating the three-dimensional structure BDD anode, we can improve the electrochemical active area of the electrode. On this basis, we can grow Fe2O3-TiO2 nanosheet arrays, thus constructing nanoscale p-n junction photoelectric-Fenton composite electrode. By controlling the morphology and structure of Fe2O3-TiO2/BDD electrode, we would achieve photoelectric-Fenton synergistic catalysis, which can improve the degradation efficiency of the pollutant and reduce the energy consumption. In the photoelectric-Fenton catalysis system, we select nitrobenzene and p-chloroaniline as simulated pollutants, research on dynamics behavior of the synergistic catalytic degradation of pollutants. Spectral analysis and interface research will also be adopted to study the relationship between the structure of the electrode and performance of photoelectrocatalysis, thus revealing the degradation pathways and mechanisms of the pollutants. This project will provide some new ideas and materials for the treatment of refractory chemical wastewater.
难降解化工废水是水处理的难点,是制约化工行业发展的问题之一。硼掺杂金刚石(Boron doped diamond,BDD)膜电极可以有效产生活性自由基对污染物进行矿化分解,是绿色、高效的高级氧化技术,但是电流效率低和处理成本昂贵,限制了其工业化应用。本课题将探明BDD生长动力学行为,基于纳米级BDD制备具有三维结构的阳极,提升BDD电极的活性面积,在此基础上生长Fe2O3-TiO2纳米片阵列,构建纳米尺寸p-n结的光电Fenton复合电极。通过调控Fe2O3-TiO2/BDD形貌和结构,实现光电-Fenton协同催化,提高体系的矿化效率和降低能耗。以硝基苯、氯苯胺等为模拟污染物,研究光电Fenton体系协同降解污染物动力学行为,借助光谱分析和光电界面研究,获得材料结构与光电催化性能间的构效关系,揭示污染物的降解机理和途径。本项目的开展将为难降解化工废水处理提供新材料和新思路。

结项摘要

难降解化工废水是水处理的难点,是制约化工行业发展的问题之一。硼掺杂金刚石(Boron doped diamond,BDD)膜电极可以有效产生活性自由基,对污染物进行矿化分解,是绿色、高效的高级氧化技术,但是电流效率低和处理成本昂贵,限制了其工业化应用。本研究探明了BDD的生长动力学行为,成功制备了 纳米级BDD,有效提升了BDD电极的活性面积。通过构建二元及三元纳米片,调控其形貌和结构,并对其电化学性能研究,揭示了催化剂的微观形貌和内部电子结构的改善,有效降低了反应的过电势,表明了其在大电流密度下具备优异的阳极电催化性能;而且,在较大电流密度下连续运行,显示出良好的稳定性,具有应用于实际工业电解水的潜力。此外,以硝基苯、2,4-二氯苯酚等为模拟污染物,研究电化学降解污染物动力学行为,借助光谱分析和电化学界面研究,获得材料结构与电催化性能间的构效关系,揭示了污染物的降解机理和途径。本项目的开展将为难降解化工废水处理提供新的电极材料和新思路,为开发高效低耗电催化工艺提供有益借鉴。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Metal Organic Framework Derived Fe-Doped CoSe2 Incorporated in Nitrogen-Doped Carbon Hybrid for Efficient Hydrogen Evolution
将金属有机框架衍生的铁掺杂 CoSe2 纳入氮掺杂碳杂化物中以实现高效析氢
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.8b00968
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Wu Xiaolin;Han Song;He Denghong;Yu Chunlin;Lei Chaojun;Liu Wei;Zheng Guokui;Zhang Xingwang;Lei Lecheng
  • 通讯作者:
    Lei Lecheng
Tuning electronic correlations of ultra-small IrO2 nanoparticles with La and Pt for enhanced oxygen evolution performance and long-durable stability in acidic media
调整超小 IrO2 纳米粒子与 La 和 Pt 的电子相关性,以增强酸性介质中的析氧性能和长期稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2020.118643
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hao Shaoyun;Wang Yahui;Zheng Guokui;Qiu Lingshu;Xu Nan;He Yi;Lei Lecheng;Zhang Xingwang
  • 通讯作者:
    Zhang Xingwang
Co1-xS embedded in porous carbon derived from metal organic framework as a highly efficient electrocatalyst for oxygen evolution reaction
嵌入源自金属有机骨架的多孔碳中的 Co1-xS 作为析氧反应的高效电催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2018.03.020
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    He Denghong;Wu Xiaolin;Liu Wei;Lei Chaojun;Yu Chunlin;Zheng Guokui;Pan Junjie;Lei Lecheng;Zhang Xingwang
  • 通讯作者:
    Zhang Xingwang
In situ growth of Fe and Nb co-doped β-Ni(OH)2 nanosheet arrays on nickel foam for an efficient oxygen evolution reaction
在泡沫镍上原位生长 Fe 和 Nb 共掺杂 β-Ni(OH)2 纳米片阵列,以实现高效的析氧反应
  • DOI:
    10.1039/d0qi00614a
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry Frontiers
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Pan Junjie;Hao Shaoyun;Zhang Xingwang;Huang Rongxin
  • 通讯作者:
    Huang Rongxin
Porous Cobalt Oxynitride Nanosheets for Efficient Electrocatalytic Water Oxidation
用于高效电催化水氧化的多孔氮氧化钴纳米片
  • DOI:
    10.1002/cssc.201800380
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemsuschem
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Liu Wei;Hou Yang;Lin Zhan;Yang Shikuan;Yu Chunlin;Lei Chaojun;Wu Xiaolin;He Denghong;Jia Qing;Zheng Guokui;Zhang Xingwang;Lei Lecheng
  • 通讯作者:
    Lei Lecheng

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其他文献

UV/Fenton 反应体系Fe2+固定化技术及催化反应工艺研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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密闭空间低浓度CO2固态胺吸附剂长寿命评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余青霓;斯文婷;杨彬;朱京科;雷乐成
  • 通讯作者:
    雷乐成
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    雷乐成
线板式脉冲电晕反应器放电特性研究
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
    施耀;阮建军;雷乐成;王鑫;任先文;李伟
  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    雷乐成;何锋
  • 通讯作者:
    何锋

其他文献

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雷乐成的其他基金

基于电催化耦合微生物系统的化工废水固碳制氢技术研究
  • 批准号:
    22238008
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高效碳基金属单原子电极的构建及其电化学还原CO2制备甲酸的机理研究
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  • 批准年份:
    2021
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    60 万元
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2019年度海峡两岸工业过程废弃物减量与分离领域共识研讨会
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    21878270
  • 批准年份:
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  • 批准年份:
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  • 批准号:
    21376216
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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功能化有序介孔碳材料的制备及其对石化废水中典型POPs的选择性吸附
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  • 资助金额:
    50.0 万元
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  • 批准号:
    21076189
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海水法燃煤烟气脱硫的过程强化研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    220.0 万元
  • 项目类别:
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 项目类别:
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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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