氮掺杂碳/过渡金属复合材料的构建及其催化生成硫酸根自由基降解有机污染物研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21607130
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

As one of high-efficiency and innovative water treatment technologies for degradation of organic pollutants,sulfate radical (SO4•-) based heterogeneous advanced oxidation processes (AOPs) have been of great interest in recent years. Unfortunately, most existing heterogeneous catalysts suffer from insufficient catalytic efficiency, low stability and complicated synthetic procedures. To address these obstacles, we hope to propose a facile and green method for fabrication of novel multifunctional catalyst with high catalytic activity and stability. This project focuses on the synthesis of transition metal nanoparticles-loaded nitrogen-doped carbon nanocomposites through one-step pyrolysis of precursor materials and their applications in catalytic generation of SO4•- for degradation of model pollutants (chlorophenols). The effects of various preparation conditions on the properties of catalysts as well as the catalytic performance and stability of different catalysts will be investigated to obtain an optimalizing material. Meanwhile, the functional mechanism of nanocomposite and the degradation pathway of pollutants in the system will be also researched on the basis of the results of diverse control experiments and characterizations. This study will help to achieve a stable and efficient heterogeneous catalytic oxidation system for degradation of organic pollutants and further provide scientific support for the practical application of SO4•- based AOPs.
非均相催化生成硫酸根自由基(SO4•-)降解有机污染物是近年来高级氧化技术的研究热点之一。为解决或改善现有非均相催化剂催化效率较低、稳定性差、制备方法复杂等问题,提出以绿色、可控的制备技术来构建具有高催化活性和稳定性的新型多功能非均相催化剂。研究拟采用一步热解前体材料的方法将氮掺杂碳材料与过渡金属原位杂化形成氮掺杂碳/过渡金属复合催化材料,并探明制备条件对催化剂性能的影响。以氯酚类化合物为模型污染物,研究不同前体材料制得的催化剂活化单过硫酸盐降解有机物的效率及其稳定性。结合降解实验和材料表征结果,探究复合材料中各组分间的协同作用机制,并揭示污染物氧化降解途径。本项目希望通过这些研究获得高效稳定、机制明确的有机污染物催化氧化技术体系,为SO4•-类高级氧化技术在污染物处理中的实际应用提供科学支持。

结项摘要

本项目针对现有非均相催化剂激活单过硫酸盐氧化有机污染物时效率较低、稳定性差、制备方法复杂等问题,开展了以简易、可控的制备技术来构筑具有高催化活性和稳定性的新型氮掺杂碳/过渡金属复合催化材料,并探究了以其为基础构建的氧化体系处理典型有机污染物的效能。主要依赖原位生长的策略,制得了组成、结构可调的氮掺杂碳/过渡金属复合催化剂(包括二维NRGO@Co和ZnCo2O4/g-C3N4、三维Fe/Fe3C@NC和介孔Fe/N共掺杂碳、中空HM-NC/CoFe2O4和MnOx/N-HPCS以及中空双层Fe/N/S三掺杂碳等材料),阐明了氮掺杂碳/过渡金属复合材料的形貌、催化剂组成与结构的调变规律。通过优化各种条件因素,构建了基于 SO4•-等活性物种生成的典型污染物高效氧化新体系。通过探讨反应体系中目标污染物的吸附降解及其转化行为、活性物种生成去向和赋存形态以及过渡金属和杂原子掺杂碳材料界面反应机制,揭示了污染物氧化降解途径及氮掺杂碳/过渡金属复合催化剂对目标污染物增效去除机理。在本项目的资助下,共发表学术论文13篇,其中包括在Chem. Commun.、Environ. Sci. Technol.、Appl. Catal. B-Environ.、J. Phys. Chem. C等重要期刊上发表SCI论文12篇,中文核心期刊1篇。申请发明专利4项。培养硕士研究生3人,其中1人获浙江省优秀硕士论文。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synergistically enhancing Fenton-like degradation of organics by in situ transformation from Fe3O4 microspheres to mesoporous Fe, N-dual doped carbon
Fe3O4 微球原位转化为介孔 Fe、N 双掺杂碳,协同增强有机物的芬顿降解
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2018.07.162
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zeng Tao;Li Shuqi;Hua Jianan;He Zhiqiao;Zhang Xiaole;Feng Hongru;Song Shuang
  • 通讯作者:
    Song Shuang
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
Fe/Fe3C@N-doped porous carbon hybrids derived from nano-scale MOFs: robust and enhanced heterogeneous catalyst for peroxymonosulfate activation
由纳米级 MOF 衍生的 Fe/Fe3C@N 掺杂多孔碳杂化物:用于过一硫酸盐活化的稳健且增强的非均相催化剂
  • DOI:
    10.1039/c6cy02130a
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Catalysis Science & Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Zeng Tao;Yu Mingdong;Zhang Haiyan;He Zhiqiao;Chen Jianmeng;Song Shuang
  • 通讯作者:
    Song Shuang
In situ synthesis of cobalt ferrites-embedded hollow N-doped carbon as an outstanding catalyst for elimination of organic pollutants
原位合成钴铁氧体嵌入空心氮掺杂碳作为消除有机污染物的杰出催化剂
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2017.03.180
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zeng Tao;Yu Mingdong;Zhang Haiyan;He Zhigiao;Zhang Xiaole;Chen Jianmeng;Song Shuang
  • 通讯作者:
    Song Shuang
Stable incorporation of MnOx quantum dots into N-doped hollow carbon: a synergistic peroxymonosulfate activator for enhanced removal of bisphenol A
将MnOx量子点稳定掺入N掺杂空心碳中:一种协同过一硫酸盐活化剂,用于增强双酚A的去除
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2018.12.044
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Separation and Purification Technology
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Jie Yu;Jing Zhang;Tao Zeng;He Wang;Yanping Sun;Lei Chen;Shuang Song;Huixiang Shi
  • 通讯作者:
    Huixiang Shi

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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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