ERASE-PFAS: Electrocatalytic Hydrodefluorination of PFAS Using Molecular, Metal-Free Catalysts
ERASE-PFAS:使用分子、无金属催化剂对 PFAS 进行电催化加氢脱氟
基本信息
- 批准号:2051260
- 负责人:
- 金额:$ 40.24万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-08-01 至 2024-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) are a family of thousands of compounds that have been widely used due to their extreme stability and ease of production. The atmospheric lifetime of PFAS can exceed 2000 years, and they have been widely detected in food, consumer products, drinking water, and living organisms. The toxicity, persistence, and widespread distribution of PFAS has created an urgent need for low cost and effective treatment technologies. The objective of this research project is to address this need through the development of metal-free catalysts that degrade PFAS to non-toxic compounds. The catalysts will be modified to “fine tune” the physical and electrochemical properties to achieve optimal PFAS destruction. An advantage of this approach is that electricity drives the degradation reaction, removing the need for adding reducing chemicals. Successful completion of this project will benefit society through the development of PFAS treatment technology. This project will engage students and the general public in research to promote understanding of chemistry for sustainability. The outcomes of these highly integrated research and education activities address long-standing environmental challenges. They also will provide a rich platform for educating the next-generation STEM workforce, while increasing the scientific literacy of the general public.Widespread contamination of water supplies with PFAS has created an urgent national need for effective and low cost PFAS treatment technology. The goal of this proposal is to address this need through a multi-stage research project to design, synthesize, and evaluate the catalytic mechanisms and performance of molecular, metal-free catalysts for electrocatalytic hydrodefluorination of PFAS. This process uses outer functional spheres of molecular C-, H-, O-, and N-based catalysts to enable and enhance catalytic activity, selectivity, and stability. The knowledge generated from this research will be used to develop design principles for optimizing PFAS hydrodefluorination. Successful completion of this research holds great promise for the development of energy‐efficient and environmentally benign PFAS treatment technology. Outreach activities will focus on educating K-12 students from underserved communities about how chemistry can promote sustainability and encourage them to pursue careers in STEM. An annual sustainability-themed day at the Cincinnati Museum Center will inform the public about how fundamental research leads to science and technology that enhances their daily lives.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)是一类数千种化合物,由于其极高的稳定性和生产简便性而被广泛使用。全氟辛烷磺酸的大气寿命可超过2000年,已在食品、消费品、饮用水和生物体内广泛检测到。全氟辛烷磺酸的毒性、持久性和广泛的分布性导致了对低成本和有效处理技术的迫切需求。这项研究项目的目标是通过开发将全氟辛烷磺酸降解为无毒化合物的无金属催化剂来满足这一需求。将对催化剂进行改进,以“微调”物理和电化学性质,以实现最佳的全氟辛烷磺酸的破坏。这种方法的一个优点是,电力驱动了降解反应,不需要添加还原化学物质。该项目的顺利完成将通过PFAS处理技术的发展造福社会。这个项目将使学生和公众参与研究,以促进对化学可持续发展的理解。这些高度整合的研究和教育活动的成果解决了长期存在的环境挑战。它们还将为教育下一代STEM劳动力提供丰富的平台,同时提高公众的科学素养。PFAS对供水的广泛污染导致全国迫切需要有效和低成本的PFAS处理技术。这项建议的目标是通过一个多阶段的研究项目来满足这一需求,以设计、合成和评估用于全氟辛烷磺酸电催化加氢脱氟的分子、无金属催化剂的催化机理和性能。这一过程使用分子C-、H-、O-和N基催化剂的外部功能球来实现和提高催化活性、选择性和稳定性。这项研究产生的知识将被用于制定优化全氟化肥加氢脱氟的设计原则。这项研究的成功完成为开发节能和环境友好的PFAS处理技术带来了巨大的希望。外展活动将侧重于教育来自服务不足社区的K-12学生关于化学如何促进可持续发展并鼓励他们在STEM追求职业生涯。在辛辛那提博物馆中心举行的一年一度的可持续发展主题日将向公众介绍基础研究如何带来改善他们日常生活的科学和技术。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hydrodechlorination of Alachlor Using a Molecular Electrocatalyst
使用分子电催化剂进行甲草胺加氢脱氯
- DOI:10.1002/cctc.202201512
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:4.5
- 作者:Devi, Nilakshi;Sarkar, Prasenjit;Patel, Aaqila;Jiang, Jianbing “Jimmy”
- 通讯作者:Jiang, Jianbing “Jimmy”
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