理论与实验研究典型VOCs在Au/TiO2@CNTs上的吸附、可见光催化降解及其协同机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41373102
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    99.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0707.环境地球化学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

This project aims to develop a novel environmental-friendly Au/titanium dioxide@carbon nanotubes (Au/TiO2/CNTs) composite photocatalyst capable of effective adsorption and subsequently rapid degradation as well as mineralization of low concentration atmospheric volatile organic compounds (VOCs). CNTs have relatively high adsorption capacities and will adsorb and concentrate atmospheric VOCs even in the extremely low concentration, and Au/TiO2 has the visible hight photocatalytic capability to decompose VOCs. The adsorption characteristic of VOCs onto the interface of CNTs as well as Au/TiO2@CNTs photocatalyst, the surface combination morphology as well as the interfacial transfer and the adsorption mechanism of VOCs onto the composite photocatalyst surface will be systematically probed by using temperature-programmed desorption of VOCs, in situ analysis by Fourier transform -infrared spectrometer (FT-IR) and the theoretical modeling. Furthermore, the photocatalytic degradation kinetics of VOCs onto the Au/TiO2@CNTs surface will be investigated, and both the theoretically calculated values and the degradation intermediates obtained from GC-MS will be collectively utilized to illustrate the mechanistic aspects of visible light photocatalytic degradation process. The relationship between the structure of photocatalyst, the adsorption capacity of the catalyst and the photocatalytic degradation efficiency, as well as the nature why the photocatalytic degradation efficiency of VOCs is enhanced by combining Au/TiO2 with CNTs together will be also investigated. The outcome of this project will certainly advance the fundamental knowledge of related disciplines. It will significantly help us to full insight into the role of VOCs in the global climate change and the environmental geochemical cycle, as well as the role in the processes of the adsorption, transformation and degradation of VOCs onto the environmental mineral surfaces in field sites. Particularly, the success of the proposed project will also bring considerable socioeconomic benefit to human beings since the project concerns a vitally important field - waste gas treatment.
本项目将碳纳米管(CNTs)对低浓度挥发性有机物(VOCs)有效吸附富集作用和Au/TiO2可见光催化降解矿化作用相结合,研制一种适合于低浓度VOCs降解的高效环境友好型Au/TiO2@CNTs复合光催化剂。采用典型VOCs程序升温吸附-脱附法、原位傅立叶-红外分析与理论计算模拟相结合的手段,研究典型VOCs在CNTs和Au/TiO2@CNTs上的界面吸附、催化剂表面结合形态和界面迁移等;探讨典型VOCs在Au/TiO2/CNTs上吸附和降解动力学,研究其吸附机理与降解反应途径,并结合理论模拟数据对其吸附与降解动力学及其机理进行验证;探讨催化剂结构特征、吸附和光催化降解效率之间关系,阐明CNTs负载对VOCs降解效率提高的本质原因。项目的成功实施对于了解VOCs在全球气候变化和环境地球化学过程中活性矿物界面吸附、迁移转化及降解过程及脱毒机制、提高人体健康水平,均具有重要理论与现实意义。

结项摘要

大气环境中VOCs污染问题越来越受到人们的关注。本项目主要成果如下:①(a)结合浸湿包覆、水热法生长和光还原方法,将Au纳米粒子负载在TiO2纳米线包覆的多孔层次碳纤维纸上,制得三元复合材料(Au/TiO2 NWs@CFP)。苯乙烯气体的光催化降解实验显示:可见光照射时,Au/TiO2 NWs@CFP表现出优良的光催化活性和光催化稳定性。(b)以微纳米气泡为软模板,利用原位自组装和原位光还原的方法获得了稳定复合结构的Au/TiO2@CNTs三元光催化材料。基于响应面的实验结果分析表明,各试验参数中反应温度是影响复合催化剂降解苯乙烯的效率和矿化率的关键的因素,较高的反应温度有利于获得稳定高效的苯乙烯降解效率和矿化率。②(a)采用理论计算研究了苯乙烯在(TiO2)n分子簇表面的吸附机理和•OH介导的光催化降解机理。发现苯乙烯更易以侧链乙烯基吸附在分子簇表面。吸附的苯乙烯容易被•OH攻击生成乙烯基-OH-加成产物。(b)理论计算研究了典型挥发性有机物苯乙烯在矿物颗粒物表面非均相反应,结果表明苯乙烯以范德华力和氢键相互作用吸附在SiO2周期表面和分子簇上。苯乙烯和矿物颗粒Si(OH)4上的•OH的反应机理在气相中是基本相同的。(c)开展了典型含羰基类VOCs在锐钛矿(001)表面的吸附的理论化学研究,发现含羰基类VOCs,如乙醛,丙酮与乙酸甲酯等很容易通过羰基与催化剂表面Ti5c原子作用吸附到锐钛矿(001)表面。(d)开展了•OH引发的苯乙烯氧化反应形成二次有机气溶胶可行性的理论研究,发现•OH与苯乙烯的大气反应过程中存在OH加成和H提取反应通道,而加成反应更容易发生。在NO含量较高的区域,大气中的过氧自由基IMOO将很快与高浓度NO反应产生硝酸酯类,而硝酸酯类是SOA的组成部分。目前相关研究内容发表SCI论文22篇。本项目的成功实施可以促进了解VOCs 在全球气候变化和环境地球化学过程中活性矿物界面吸附、迁移转化及降解过程及脱毒机制、提高人体健康水平,均具有重要理论与现实意义。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Theoretical investigation on the adsorption configuration and (•)OH-initiated photocatalytic degradation mechanism of typical atmospheric VOCs styrene onto (TiO2)n clusters.
(TiO2)(n)簇对典型大气VOCs苯乙烯的吸附构型和(OH)-O-中心点引发光催化降解机理的理论研究
  • DOI:
    10.1038/srep15059
  • 发表时间:
    2015-10-12
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang H;Ji Y;Chen J;Li G;An T
  • 通讯作者:
    An T
Pollution profiles and health risk assessment of VOCs emitted during e-waste dismantling processes associated with different dismantling methods
不同拆解方式电子废物拆解过程中VOCs排放污染概况及健康风险评估
  • DOI:
    10.1016/j.envint.2014.07.019
  • 发表时间:
    2014-12-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENT INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    An, Taicheng;Huang, Yong;Zhang, Chaosheng
  • 通讯作者:
    Zhang, Chaosheng
Using an integrated decontamination technique to remove VOCs and attenuate health risks from an e-waste dismantling workshop
使用综合净化技术​​去除电子废物拆解车间的挥发性有机化合物并降低健康风险
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2016.05.004
  • 发表时间:
    2017-06-15
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Liu, Ranran;Chen, Jiangyao;An, Taicheng
  • 通讯作者:
    An, Taicheng
Reassessing the atmospheric oxidation mechanism of toluene
重新评估甲苯的大气氧化机理
  • DOI:
    10.1073/pnas.1705463114
  • 发表时间:
    2017-08-01
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Ji, Yuemeng;Zhao, Jun;Zhang, Renyi
  • 通讯作者:
    Zhang, Renyi
Development of methodology for the determination of carbon isotope ratios using gas chromatography/combustion/isotope ratio mass spectrometry and applications in the biodegradation of phenolic brominated flame retardants and their degradation products
开发使用气相色谱/燃烧/同位素比质谱测定碳同位素比的方法及其在酚类溴化阻燃剂及其降解产物的生物降解中的应用
  • DOI:
    10.1002/rcm.7072
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Rapid Communications in Mass Spectrometry
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Jukun Xiong;Guiying Li;Taicheng An
  • 通讯作者:
    Taicheng An

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

介孔TiO2的水热合成及其光催化降解三溴苯酚研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    分子催化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘冀锴;聂信;孙蕾;安太成;李桂英;盛国英;傅家谟;曾祥英
  • 通讯作者:
    曾祥英
光催化技术降解水中环境药物的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阳海;安太成;李桂英;高艳蓬;傅家谟;盛国英
  • 通讯作者:
    盛国英
Treatment of volatile organic compounds from a typical waste printed circuit dismantling workshop by a pilot-scale biotrickling filter
中试生物滴滤池处理典型废旧印刷电路拆解车间挥发性有机化合物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Biotechnology and Bioprocess Engineering
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    孙端方;许玫英;安太成;孙国萍
  • 通讯作者:
    孙国萍
生物炭环境应用过程中的生态和健康风险研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦雅鑫;李桂英;安太成;杨志峰
  • 通讯作者:
    杨志峰
不同活性物种对光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯动力学的贡献研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安继斌;冯辉霞;阳海;高艳蓬;李桂英;安太成
  • 通讯作者:
    安太成

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

安太成的其他基金

大气有机胺的来源解析、光化学转化机制及其呼吸健康风险研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    259 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
电子垃圾拆解排放典型大气毒害有机污染物的环境地球化学转化过程及其人体代谢产物研究
  • 批准号:
    41731279
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    323.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码