课题基金 / 基金详情

基于新型环境功能材料的大气污染控制化学基础研究

批准号:
21936005
项目类别:
重点项目
资助金额:
303.0 万元
负责人:
李俊华
依托单位:
学科分类:
大气污染与控制化学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
李俊华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)是造成区域性复合污染的重要前体物,通过环境功能材料对其进行吸附/催化治理是当前环境领域研究的热点。项目围绕NOx和VOCs控制化学中的基础科学问题,研究具有多级孔精细化结构的复合氧化物、分子筛催化剂等吸附/催化材料;研究开发实时动态分析新方法,构建材料孔结构、表面酸性、活性组分与载体的界面效应等与吸附/催化性能的理化关系;借助量子计算方法,探究活性位电子结构、电荷转移等对于多污染物选择性吸附/催化性能的影响,揭示高浓度复杂气氛下污染物的竞争吸附机制;探索NOx和VOCs的协同控制技术原理,研究水、硫等对于表面羟基、酸性中心的影响,阐明催化剂的中毒机制并提出抗中毒体系设计原则;建立新型环境功能材料多级孔道结构与表面化学形态对吸附/催化作用的基础性原理认识,突破新型环境功能材料的低温活性和复杂环境下的适应性,为大气复合污染治理提供关键科学理论支撑。
英文摘要
Nitrogen oxides (NOx) and volatile organic compounds (VOCs) are the major source for regional complex air pollution. Adsorption/catalysis via environmental functional materials are currently the hot topic and also a tough work in environmental science. This project focuses on the basic science scope in the control of NOx and VOCs, targeting to develop hierarchical porous fine-structured complex metal oxides, zeolites and metal organic frame materials as adsorbents/catalysts. By developing the state-of-art operando spectroscopy methods, this project intends to construct the structure-performance relationship between porous structure, surface acidity, interface effects of active sites and carriers and adsorption/catalysis performance. By utilizing quantum chemistry calculation methods, we will investigate the effects of electronic structure and electron transfer towards adsorption/catalysis of multi-pollutants, herein to disclose the competitive adsorption mechanism for multi-pollutants in high concentration and complex environment. This project will also include the synthetic control of NOx and VOCs and the research on its mechanism. By exploring the impacts of water and sulfur dioxide on surface hydroxide and acid centers, we will intend to illustrate the poisoning mechanism and propose a guidance for anti-poisoning catalysts designing. This project will establish the principle understanding toward the structure-performance relationship between porous structure, surface chemistry status and adsorption/catalysis performance, thus to break the barrier in designing novel environmental functional materials applies in low temperature and complex environment, and to provide pivotal theoretic support to air pollution control in China.
挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NOx)是造成我国大气复合型污染和气候变化的重要前体物。要加快改善我国目前复杂的大气污染现状,需同时推进VOCs和NOx减排,通过环境功能材料对其进行催化治理是当前的研究热点。本项目围绕氮氧化物催化净化、挥发性有机物催化氧化、多污染物协同净化等领域基础科学问题,在现有工业化催化剂的基础上,研究了不同种类功能材料的精细化可控合成方法、开发了反应过程中催化剂实时动态分析的新方法、解析了催化剂在不同环境催化反应中的活性位点和催化机理。针对氮氧化物的去除,揭示了常用的钒基金属氧化物催化剂净化氮氧化物及其在氯、硫、铊、碱金属等影响下的中毒与再生机理、碳基材料脱硝本征活性位性能提升机理、铜基分子筛催化剂柴油车脱硝机理,通过定向调控材料孔结构、表面酸性、活性组分与载体的界面效应等手段,进一步提升了上述各类催化剂的性能,还设计研发了在光电催化中用于温和条件下含氮化合物净化及资源化的单原子催化剂和合金化催化剂。针对挥发性有机物的去除,本项目通过定向构造缺陷及金属-载体相互作用的定向调控提升了催化剂催化VOCs氧化性能,以锰基、铈基催化剂为主,利用酸碱刻蚀等缺陷调控手段,改进催化剂表面活性位点结构,同时结合密度泛函理论计算手段,结合反应过程中的动态原位表征手段,探究活性位电子结构、电荷转移等对污染物吸附及催化性能的影响。此外,本项目还探究了氮氧化物与挥发性有机物的协同催化净化路径以及高浓度复杂气氛下污染物的竞争吸附机制,在此基础上开发了氮氧化物-挥发性有机物协同净化的环境催化功能材料,为大气复合污染治理提供关键科学理论与技术支撑。
低温碳基催化剂协同控制NOx和CVOCs的机理研究
  • 批准号:
    51478241
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李俊华
  • 依托单位:
Fe/HBEA催化剂上氨气选择性还原NOx反应机理及中毒机制
  • 批准号:
    51078203
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    李俊华
  • 依托单位:
CNG替代燃料车尾气中同时去除CH4和NOx的机理研究
  • 批准号:
    20677034
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    李俊华
  • 依托单位:
稀燃条件下低温等离子体耦合储存还原NOx的研究
  • 批准号:
    20507012
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    李俊华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金