放电等离子体中贵金属催化剂催化氧化碳颗粒物的机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11575159
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    73.0万
  • 负责人：
    姚水良
  • 依托单位：
    浙江工商大学
  • 学科分类：
    A2907.低温等离子体
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Carbon particulate matter (PM) can be effectively removed in a discharge plasma with a noble catalyst. In order to clear the catalytic oxidation mechanism of PM in a discharge plasma, this study is to investigate 1) the PM oxidation mechanism in a discharge plasma, 2) the catalytic oxidation mechanism of PM on a catalyst in a discharge plasma, and 3) the influence mechanism of other components on PM catalytic oxidation in a discharge plasma by using a plasma in situ infrared spectrum analysis technology to analyze the infrared reflection-absorption spectra in the catalytic PM oxidation in a discharge plasma. A plasma evaluation system is used to optimize the component and composition of the catalyst.. The key technique used in this study is to create a dielectric barrier discharge space over a catalyst layer hold in an infrared diffuse reflection reaction chamber and to carried out the infrared reflection-absorption spectrum analysis “in situ” and under “the same reaction condition” .. The research fruit can be used as a theoretical foundation for screening the plasma catalysts and promoting the practical application of PM plasma-catalysis removal technology.
放电等离子体协同贵金属催化剂可有效氧化去除碳颗粒物（PM）。为探究放电等离子体中的PM催化氧化机理，本研究将通过利用等离子体原位红外光谱分析技术来分析放电等离子体中催化剂催化氧化PM过程中的红外反射-吸收光谱，揭示1）放电等离子体中PM的氧化机理，2）放电等离子体中催化剂的PM催化氧化机理和3）放电等离子体中催化剂以外组分对PM催化氧化影响机理；通过利用等离子体催化剂评价系统来优化催化剂组分和使用量。.本研究所用的关键技术是在红外漫反射原位反应池里的催化剂上方设置介质阻挡放电空间，来实现“原位”和“原反应条件”下对催化剂等的红外反射-吸收光谱分析。.研究成果将为等离子体催化剂的筛选和促进等离子体催化净化PM技术的实用化提供理论依据。

结项摘要

放电等离子体协同贵金属催化剂可有效氧化去除柴油机车尾气碳颗粒物（PM）。本研究通过利用等离子体原位红外光谱分析技术来分析放电等离子体催化氧化石墨碳过程中的红外反射-吸收光谱，探究放电等离子体中的PM催化氧化机理，主要结果如下：.1）放电等离子体中PM的氧化机理。碳的等离子体氧化首先生成表面醚类和喹啉类含氧化合物，醚类含氧化合物进一步氧化生成内酯含氧化合物，内酯含氧化合物中的CO2转移到气相后实现碳的氧化气化。.2）放电等离子体中催化剂的PM催化氧化机理。当碳氧化在催化剂载体氧化铝表面发生时，氧化铝表面会生成活性高的氧原子加速醚类含氧化合物进一步氧化生成内酯含氧化合物，氧化铝表面会促进内酯含氧化合物中的CO2通过表面碳酸盐或碳酸氢盐气化。微量的纳米金催化剂可以促进表面活性氧的生成和表面碳酸盐或碳酸氢盐的气化。.3）放电等离子体中催化剂以外组分对PM催化氧化影响机理。碳酸钙等碳酸盐可以促进碳表面内酯含氧化合物中的CO2转移到碳酸盐表面来达到CO2气化，降低碳的氧化温度。.4）通过利用等离子体催化剂评价系统来优化催化剂组分和使用量。氧化铝上金浓度为0.005%时，PM去除效率最高。从等离子体原位红外光谱分析结果可以知道，微量的Au有利于表面活性氧的生成和表面碳酸盐或碳酸氢盐来达到CO2气化。.通过真实柴油发动机尾气净化实验，发现等离子体催化不仅可以有效去除PM，而且可以有效去除尾气中的碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）。于是，对等离子体催化净化HC的机理做了探讨。发现等离子体催化条件下，HC的去除效率比无催化剂条件下的要高约5倍，而升高反应温度，HC去除效率可以提高约10倍。利用纳米Au/氧化铝催化剂净化甲苯，能量效率高达113g/kWh，为目前世界最高水平。Au的存在可以促进催化剂表面甲烷氧化产物碳酸盐或碳酸氢盐的CO2气化，实现催化剂活性点的释放。研究成果将为等离子体催化剂的筛选和促进等离子体催化净化PM和HC技术的实用化提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
Equation of Energy Injection to a Dielectric Barrier Discharge Reactor
介质阻挡放电反应器的能量注入方程
  • DOI：
    10.1088/1009-0630/18/8/03
  • 发表时间：
    2016-01
  • 期刊：
    Plasma Science & Technology
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Yao Shuiliang;Weng Shan;Jin Qi;Han Jingyi;Jiang Boqiong;Wu Zuliang
  • 通讯作者：
    Wu Zuliang
Naphthalene Decomposition by Dielectric Barrier Discharges at Atmospheric Pressure
大气压下介质阻挡放电分解萘
  • DOI：
    10.1109/tps.2016.2632154
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Plasma Science
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    Wu Zuliang;Wang Jiaxing;Han Jingyi;Yao Shuiliang;Xu Shaojun;Martin Philip
  • 通讯作者：
    Martin Philip
等离子体复合微量贵金属催化反应器 催化氧化苯的机理分析
  • DOI：
    10.13336/j.1003-6520.hve.2017011000
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    高电压技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姚水良;毛灵爱;张霞;唐秀娟
  • 通讯作者：
    唐秀娟
A novel four-way plasma-catalytic approach for the after-treatment of diesel engine exhausts
用于柴油发动机尾气后处理的新型四路等离子体催化方法
  • DOI：
    10.1021/acs.iecr.7b04166
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Shuiliang Yao;Huanhuan Zhang;Xing Shen;Jingyi Han;Zuliang Wu;Xiujuan Tang;Hao Lu;Boqiong Jiang;Tomohiro Nozaki;Xuming Zhang
  • 通讯作者：
    Xuming Zhang
Mechanism of CO2-formation promotion by Au in plasma-catalytic oxidation of CH4 over Au/γ-Al2O3 at room temperature
室温下 Au/γ-Al2O3 等离子体催化氧化 CH4 时 Au 促进 CO2 形成的机制
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2019.04.003
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Shuiliang Yao;Zhizong Chen;Shan Weng;Linai Mao;Xuming Zhang;Jingyi Han;Zuliang Wu;Hao Lu;Xiujuan Tang;Boqiong Jiang;Tomohiro Nozaki
  • 通讯作者：
    Tomohiro Nozaki

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其他文献

正戊烷介质阻挡放电等离子体转化的发射光谱研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    高校化学工程学 报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吴祖良;郝晓东;章旭明;周为莉;姚水良;王建新
  • 通讯作者：
    王建新
低温等离子体净化挥发性有机物关键技术
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    高电压技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    姚水良;陆豪;章旭明
  • 通讯作者：
    章旭明

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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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