二氧化锰纳米材料热降解二恶英类的反应机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    21077121
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    34.0万
  • 负责人：
    刘文彬
  • 依托单位：
    中国科学院生态环境研究中心
  • 学科分类：
    B0606.固废污染与处置化学
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

本研究创新性地将纳米MnO2材料应用于热降解二恶英类等有机污染物。利用合成的不同晶形、形貌结构、金属掺杂修饰的纳米MnO2材料降解二恶英类，研究材料组成结构对降解效率的影响规律，筛选出较低温度下依然对二恶英类等污染物具有高效降解能力（效率大于90%）的MnO2纳米材料。以OCDD、多氯酚等作为二恶英类的特征化合物，研究纳米MnO2材料对于二恶英类热化学降解的反应过程和降解机理。研究反应温度、时间、二恶英类与MnO2比例等因素的影响；利用气相色谱质谱联用仪对反应的中间体和产物进行检测；采用傅立叶原位红外技术研究降解反应动力学过程；通过对产物的元素组成和价态的分析研究降解反应的电子迁移过程，综合以上研究提出纳米MnO2材料热化学降解二恶英类的反应机制。二恶英类作为一种公众"认知度"很高的一种污染物，研究其降解机理对于保护环境和人体健康具有重要的意义。

结项摘要

采用水热合成法制备了一系列具有纳米结构的MnO2并利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱分析仪（EDX）、X-射线衍射法（XRD）以及表面特征分析仪（BET）对这些产物进行表征，分析确定这些产物的元素组成和物相结构。.利用过硫酸铵氧化法水热合成一系列MnO2微纳米材料，研究了水热合成的时间和温度对MnO2微纳米材料形貌和晶型的影响。在温度为100℃时，时间从2h增加到12h时，微米实心球状γ-MnO2转变为蒲公英状γ-MnO2；当水热合成时间为12h，温度从100℃增加到160℃时，蒲公英状的γ-MnO2微纳米材料转变为纳米棒状的β-MnO2。利用上述一系列的材料对p,p’-DDT进行热降解，在300℃温度下降解10min，其中100℃下合成时间为6h时得到的蒲公英状γ-MnO2材料的降解活性最强，p,p’-DDT降解效率超过99%。.利用不同过硫酸盐氧化法水热合成一系列MnO2微纳米材料，反应阳离子对形貌和晶型均有显著影响，K+存在时有利于α-MnO2的生成。进一步采用过硫酸钾作为氧化试剂，研究不同硝酸盐作为辅助原料时对于合成的影响，不加入任何硝酸盐和加入Al3+盐和Ag+盐时为海胆球状的α-MnO2，加入Fe3+盐时生成线团状的ε-MnO2。将获得的材料应用于p, p’-DDT的热降解，在250℃下，空心海胆球状α-MnO2的降解活性最强，DDT的总降解效率达到97.4%。p,p’-DDT在MnO2微纳米材料表面的降解随反应时间均呈现准一级动力学关系，反应速率常数为2.229min-1（R2=0.9798）。.利用在120℃反应4h所合成的MnO2对PCBs进行了降解研究，发现在300℃下热降解10min PCBs后，总PCBs的降解效率在89~94%之间，降解效果明显。降解产物的检测结果显示，MnO2对PCBs的脱氯降解和PCBs的氯化反应在反应体系中都存在。.比表面积和晶型是材料热降解性能的主要控制因素。在所有的材料中，比表面积和热降解效率的变化规律具有很好的一致性，可以推断比表面积在一定程度上决定了材料的热降解活性，比表面积大的降解效果好。从单位面积的降解量来看，β-MnO2的降解量明显高于α-MnO2、γ-MnO2及ε-MnO2，这可能是由于β-MnO2的表面具有更多的活性位点。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（0）
Spatial distribution of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans in soil around a municipal solid waste incinerator
城市生活垃圾焚烧炉周围土壤中多氯二苯并对二恶英和多氯二苯并呋喃的空间分布
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  • 发表时间：
    2013-06
  • 期刊：
    Environmental Geochemistry and Health
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Liu, Wenbin;Li, Haifeng;Tian, Zhenyu;Xie, Huiting;Li, Changliang
  • 通讯作者：
    Li, Changliang
Spatial distribution of polychlorinated biphenyls in soil around a municipal solid waste incinerator
城市生活垃圾焚烧炉周围土壤中多氯联苯的空间分布
  • DOI：
    10.1016/s1001-0742(12)60234-4
  • 发表时间：
    2013-08-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Liu, Wenbin;Li, Haifeng;Hu, Jicheng
  • 通讯作者：
    Hu, Jicheng
Concentrations and Profiles of Polychlorinated Dibenzo-p-Dioxins and Dibenzofurans in Air and Soil Samples in the Proximity of a Municipal Solid Waste Incinerator Plant
城市固体废物焚烧厂附近空气和土壤样品中多氯二苯并对二恶英和二苯并呋喃的浓度和分布
  • DOI：
    10.1089/ees.2011.0297
  • 发表时间：
    2012-07
  • 期刊：
    Environmental Engineering Science
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Liu, Wenbin;Zhang, Wenjing;Li, Sumei;Meng, Chao;Tao, Fang;Li, Haifeng;Zhang, Bing
  • 通讯作者：
    Zhang, Bing
Formation and contamination of PCDD/Fs, PCBs, PeCBz, HxCBz and polychlorophenols in the production of 2,4-D products
2,4-D 产品生产中 PCDD/F、PCB、PeCBz、HxCBz 和多氯酚的形成和污染
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2013.03.031
  • 发表时间：
    2013-07-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Liu, Wenbin;Li, Haifeng;Xie, Huiting
  • 通讯作者：
    Xie, Huiting
Mono- to Octa-Chlorinated PCDD/Fs in Stack Gas from Typical Waste Incinerators and Their Implications on Emission
典型垃圾焚烧炉烟气中的单氯至八氯 PCDD/F 及其对排放的影响
  • DOI：
    10.1021/es402136s
  • 发表时间：
    2013-09-03
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Liu, Wenbin;Tian, Zhenyu;Zheng, Minghui
  • 通讯作者：
    Zheng, Minghui

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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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