电导率可调控粉煤灰基地质聚合物的自组装及光催化染料降解机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676209
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2018-12-31

项目摘要

It is a new idea to carry out the effective separation of photoporduction electrons-hole pairs by assiociation the synthesis of regulable conductivity fly ash-based geopolymer with self-assembly of nanoscale semiconductors, and a novel photocatalyst of fly ash-based geopolymer can be synthesized. It is critical to explore the influences of the content of graphene, the types of activators and dosages, the ratio of alkali activator to fly ash, the ratio of water to fly ash, the curing conditions on mechanical properties, pore structures and electric conductivity of fly ash-based geopolymer. The great efforts have focused on the solutions of scientific problems about the energy band matching, the band gap controlling and coupling in the process of assembled nanoscale semiconductors, as well as the overlap of graphene and semiconductor each other to form conductive path. The photocatalytic activation is evaluated by degradation of organic pollutant, and several major factors including pollutant concentration, dose of photocatalyst, light source and irradiation time are investigated in detail. It is important for us to establish the kinetic models both adsorption and degradation by the characterizations of hydroxyl radicals, intermediate products and degradation mechanism in situ. Once the fundamental scientific problems both the effective separation of photoporduction electrons-hole pairs and the degradation mechanism of dye are resolved, it is able to provide the reliable theoretical support for the engineering applications of this new type of photocatalyst in the field of pollutant treatments. It has significant values of theoretical research and the practical prospect for the value-added utilization of fly ash, sustainable development of coal, and printing and dyeing industry.
将电导率可调控粉煤灰基地质聚合物的制备与纳米半导体的自组装相耦合,合成一种新型的电导率可调控粉煤灰基地质聚合物半导体自组装光催化剂,是实现光生电子-空穴对高效分离的新思路。通过考察石墨烯掺量、激发剂种类与用量、碱灰比、水灰比、养护制度等对粉煤灰基地质聚合物力学性能、孔结构以及导电性能的影响,阐明纳米半导体自组装过程中的能带匹配、带隙调控耦合、导电石墨烯与半导体相互搭接形成电子传输通道的科学问题。以光催化染料降解为研究对象,考察染料结构及浓度、催化剂用量、pH值、光源种类等因素对染料降解率的影响;通过对染料降解过程中羟基自由基的示踪、中间产物的原位表征、反应动力学模型的构建,解决催化剂光生电子-空穴对的高效分离以及染料降解机理的科学问题,为把该催化剂应用于处理印染废水的工程化应用提供可靠的理论支撑。这对于粉煤灰的高附加值利用,煤炭及印染行业的可持续发展,具有重要的基础研究意义和实际应用前景。

结项摘要

光生电子-空穴对的有效分离是光催化过程中的瓶颈问题,将电导率可调控粉煤灰基地质聚合物的制备与纳米半导体的自组装相耦合,形成一种新型的、低成本、髙活性的电导率可调控粉煤灰基地质聚合物半导体光催化剂,是实现光生电子-空穴对高效分离的新思路。项目深入系统地研究了电导率可调控石墨烯-粉煤灰基地质聚合物纳米半导体光催化剂的制备,电导率可调控炭黑-粉煤灰基纳米半导体地质聚合物光催化剂的制备,导电粉煤灰基地质聚合物固化重金属及光催化性能等相关内容。结果表明:当石墨烯掺量为1.0wt%时,试样180 d的电导率从未掺石墨烯的0.00071 S/m提高到0.27 S/m;当炭黑的掺量为4.5wt%时,试样180 d的电导率增加到0.63 S/m。在光催化染料降解反应体系中,研究发现催化剂的电导率与染料的降解率成正相关规律,表明石墨烯及导电炭黑在光催化降解过程中起到了传输光生电子的重要作用,促进了光生电子-空穴对的髙效分离,从而提高了催化剂的光催化活性。通过对染料降解过程中中间产物的示踪,解决了羟基自由基(•OH)及超氧自由基(O2• -)是染料氧化降解的主要活性物种的科学问题,为该类催化剂处理印染废水的工程化应用提供了可靠的实验及理论支撑。项目对于粉煤灰的高附加值利用,煤炭及印染行业的可持续发展,对于开发以废(粉煤灰)治废(印染废水),治理过程无三废排放的绿色化工过程,具有重要的基础研究意义和实际应用价值。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(18)
Preparation, characterization and photocatalytic activity of novel CeO2 loaded porous alkali-activated steel slag-based binding material
新型负载CeO2多孔碱活化钢渣基粘结材料的制备、表征及光催化活性
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2017.04.035
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Kang Le;Zhang Yao Jun;Zhang Li;Zhang Ke
  • 通讯作者:
    Zhang Ke
Synthesis of eco-friendly CaWO4/CSH nanocomposite and photocatalytic degradation of dyeing pollutant
环保型CaWO4/CSH纳米复合材料的合成及光催化降解染色污染物
  • DOI:
    10.1080/10584587.2017.1352401
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Integrated Ferroelectrics
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Zhang Yao Jun;Zhang Li;Zhang Ke;Kang Le
  • 通讯作者:
    Kang Le
Developing silica fume-based self-supported ECR-1 zeolite membrane for seawater desalination
开发用于海水淡化的硅粉基自支撑ECR-1沸石膜
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2018.10.167
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Yao Jun Zhang;Hao Chen;Pan Yang He;Chan Juan Li
  • 通讯作者:
    Chan Juan Li
A new graphene bottom ash geopolymeric composite for photocatalytic H-2 production and degradation of dyeing wastewater
一种新型石墨烯底灰地质聚合物复合材料,用于光催化H-2生产和降解印染废水
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2017.06.156
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Zhang Yao Jun;He Pan Yang;Yang Meng Yang;Kang Le
  • 通讯作者:
    Kang Le
Photocatalytic degradation of malachite green by a novel CeO2 loaded alkali-activated steel slag-based nanocomposite
新型负载 CeO2 的碱激活钢渣基纳米复合材料光催化降解孔雀石绿
  • DOI:
    10.1080/10584587.2017.1338878
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    INTEGRATED FERROELECTRICS
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Kang, Le;Zhang, Yao Jun;Yang, Meng Yang
  • 通讯作者:
    Yang, Meng Yang

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其他文献

span style=font-family:Times New Roman;font-size:12pt;Alkali-activated Steel Slag-based Mesoporous Material as A New Photocatalyst for Degradation of Dye from Wastewater/span
碱激活钢渣基介孔材料作为新型光催化剂降解废水中的染料
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张耀君
深部煤层开采地表最大下沉速度的主要影响因素分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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CdS/Al-HMS复合材料的制备及其可见光刺激分解染料控制活性研究
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  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张耀君;张莉
  • 通讯作者:
    张莉
span style=font-family:Times New Roman;font-size:12pt;A new magnesium slag-based cementitious nanocomposite for photocatalytic degradation of dye/span
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Rare Matel Materials and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张耀君
  • 通讯作者:
    张耀君
span style=font-family:宋体;font-size:12pt;化学激发硅灰强化钢渣基胶凝材料的微观结构及力学性能/span
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    硅酸盐通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柴倩;张耀君;刘礼才
  • 通讯作者:
    刘礼才

其他文献

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张耀君的其他基金

新型钢渣基胶凝材料半导体光催化剂的可控制备及其有机污染物降解的基础研究
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    21346011
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    专项基金项目

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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

        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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