多活性位暴露Fe-N-C纳微反应器构筑与增效类Fenton氧化PPCPs机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21876156
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Aiming at the common problem of miro-polluted water caused by refractory pharmaceutical and personal care products (PPCPs), this project propose to construct Fe/N codoped carbon (Fe-N-C) nanoreactors for the activation of peroxymonosulfate (PMS) as an innovative Fenton-like system to degrade typical PPCPs such as norfloxacin, carbamazepine and diclofenac. The ternary components of the catalysts will be beneficial to the formation of active sites and electron transfer, while the nanoreactor structures make for high-exposure active sites and fast mass transport. These merits enable the Fe-N-C nanoreactor to serve as efficient and stable Fenton-like catalyst over a wide pH range. Appropriate precursors and templates will first be chosen to assemble Fe-N-C nanoreactor with highly exposed active sites and fast diffusivity. The dynamic analysis of PPCPs degradation and optimization of reaction conditions will be performed. Also, the structure-activity relationship between the natures of nanoreactors and the decomposition of PPCPs will be investigated on the basis of the diverse control experiments and characterizations. Meanwhile, the intermediates of PPCPs, active species in the system, the locations of active sites as well as the interfacial processes of catalytic reaction will be identified to build an efficient and stable Fenton-like system with explicit mechanism for effective control of PPCPs.
针对水源普遍存在药物及个人护理品(PPCPs)微污染和难处理的问题,结合非均相类Fenton技术的发展现状,本项目提出构筑Fe/N共掺杂碳(Fe-N-C)纳微反应器催化激活单过氧硫酸氢盐(PMS)处理水中典型PPCPs(如诺氟沙星、卡马西平和双氯芬酸等)。该类型催化剂的三元组成有利于电子传递及活性位点形成,纳微反应器结构则有利于活性位暴露和快速传质,这些特点使得其有望在宽pH条件下高效稳定地催化类Fenton反应发生。研究拟优选前驱体原料和模板材料,制备具有特殊孔道或腔体的Fe-N-C纳微反应器;优化反应条件,研究PPCPs降解动力学,阐释催化剂组成-结构-催化性能之间的构效关系;解析PPCPs中间产物、识别体系活性物种和催化剂活性位点、摸清催化氧化反应界面过程,构建高效稳定、机制明确的类Fenton氧化体系,实现对PPCPs污染的有效控制。

结项摘要

本项目针对水环境中痕量、顽固PPCPs难处理的难题,构筑了以Fe-N-C为主体的纳微反应器激活PMS并探究了其对目标污染物的降解效能与机理。项目发展了几种Fe-N-C纳微反应器(三维中空原子分散Fe-N/C-900和二维π共轭聚酞菁SAC-Fe-CPF)的可控制备新技术,探明了制备条件与催化剂物化特性之间的规律;结合催化剂表征和催化降解典型PPCPs的实验研究,探究了催化剂组成-结构-催化性能之间的构效关系,建立了在宽pH条件下高效稳定处理PPCPs的新型类Fenton反应体系;根据污染物降解规律和催化反应界面过程,阐明了目标PPCPs的降解途径以及Fe-N-C反应器的作用机制。在此基础上,拓展和深化了碱金属掺杂三维多孔有机N-C聚合物催化激活PMS降解典型PPCPs反应原理。在本项目的资助下,共发表学术论文25篇(均已标注受本项目资助),其中包括Chem. Commun., Environ. Sci. Technol.和Appl. Catal. B-Environ.等领域顶级期刊。申请发明专利11项,授权4项。培养博士研究生毕业2人,硕士研究生毕业4人。项目负责人获人才类项目浙江省杰青资助,并入选浙江省高校领军人才培养计划。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Emission characteristics of polychlorinated, polybrominated and mixed polybrominated/chlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs, PBDD/Fs, and PBCDD/Fs) from waste incineration and metallurgical processes in China
中国垃圾焚烧和冶金过程中多氯、多溴和混合多溴/氯化二苯并二恶英和二苯并呋喃(PCDD/F、PBDD/F和PBCDD/F)的排放特征
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2019.109608
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Shuang Song;Xin Zhou;Chenqi Guo;Haiyan Zhang;Tao Zeng;Yidong Xie;Jinsong Liu;Chaofei Zhu;Xingrong Sun
  • 通讯作者:
    Xingrong Sun
Solar-driven CO2 conversion promoted by MOF − on − MOF homophase junction
MOF 同相结上的 MOF 促进太阳能驱动的 CO2 转化
  • DOI:
    10.1016/j.catcom.2020.106270
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Catalysis Communications
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yan Yu;Shuqi Li;Lu Huang;Jie Yu;Haiyan Zhang;Shuang Song;Tao Zeng
  • 通讯作者:
    Tao Zeng
Defect-Abundant Covalent Triazine Frameworks as Sunlight-Driven Self-Cleaning Adsorbents for Volatile Aromatic Pollutants in Water
缺陷丰富的共价三嗪框架作为水中挥发性芳香族污染物的阳光驱动自清洁吸附剂
  • DOI:
    10.1021/acs.est.9b02222
  • 发表时间:
    2019-08-06
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Shen, Yi;Zhu, Chao;Cai, Zongwei
  • 通讯作者:
    Cai, Zongwei
Catalytic ozonation for imazapic degradation over kelp-derived biochar: Promotional role of N- and S-based active sites
海带生物炭上咪草烟降解的催化臭氧化:基于 N 和 S 的活性位点的促进作用
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2022.160473
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Science of The Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Da Wang;Shiwen Dong;Siqi Fu;Yi Shen;Tao Zeng;Weiting Yu;Xiaohui Lu;Lizhang Wang;Shuang Song;Jun Ma
  • 通讯作者:
    Jun Ma
Dual Metal UiO-Type Metal–Organic Frameworks for Solar-Driven Photocatalytic Hydrogen Evolution
用于太阳能驱动光催化析氢的双金属 UiO 型金属有机框架
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.1c05866
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xianxian Kong;Qianqian Pan;Shuang Song;Zhiqiao He;Tao Zeng;Yan Yu
  • 通讯作者:
    Yan Yu

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  • 通讯作者:
    吴文起

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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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