固定床式织物催化剂协同表面浸润性的调节促进吸附-光催化法去除VOCs机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21806101
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0603.大气污染与控制化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Adsorption-photocatalysis has a broad application prospect for degradation of volatile organic compounds (VOCs). However, this technology is still faced with the problems that hydrophobic VOCs are difficult to infiltrate on the surface of hydrophilic TiO2 catalysts and the contact between VOCs and solid catalysts is insufficient during gas-solid reaction. In this project, a graphene@TiO2/MOF composite textile with controllable composition, content, and size would be constructed as a photocatalyst, and the hydrophobic graphene would be used to improve the wettability of VOCs on the TiO2 surface. The influence of the infiltration of the photocatalysts on the photocatalytic degradation VOCs would be studied. The composite textile catalyst would be placed into the photoreactor perpendicular to the gas flow in the form of a fixed bed to increase the contact between photocatalysts and VOCs. The macro and micro kinetic models of the movement of VOCs in the reactor would be study. The synergies of adjusting the infiltration and using fixed bed catalysts are used to enhance the mass transfer and reaction processes of adsorption-photocatalytic degradation of VOCs, and ultimately increase the efficiency for removal of VOCs. The implementation of this project will clarify the key factors affecting the efficiency of the adsorption-photocatalytic removal of VOCs, clarify the mechanism of the catalyst adsorption capacity and surface infiltration on the photocatalytic efficiency, establish the motion model of VOCs molecules in fixed bed composite textile photocatalysts, and provide experimental support and theoretical basis for the efficient removal of indoor VOCs.
吸附-光催化法去除挥发性有机化合物(VOCs)有广阔的应用前景,但这一技术仍面临着疏水性VOCs在亲水性TiO2催化剂表面难以浸润和气-固反应过程中VOCs气体与固相催化剂接触不充分的难题。本项目拟构筑成分、含量、尺寸可控的石墨烯@TiO2/MOF复合织物作为光催化剂,利用石墨烯疏水亲油的特性改善VOCs在TiO2表面的浸润性,并研究浸润性对光催化降解VOCs反应过程的影响机制;将复合织物催化剂以固定床形式垂直于气流方向放入光反应器中,研究VOCs在反应器中运动的宏、微观动力学模型;协同固定床式催化剂与表面浸润性的调节,最终提高这一方法去除VOCs的效率。本项目的实施将会明确影响吸附-光催化法去除VOCs效率的关键因素,阐明催化剂表面浸润性对光催化效率的影响机制,建立VOCs分子在固定床式复合织物光催化剂间的运动模型,为实现室内VOCs的高效去除提供实验支持与理论依据。

结项摘要

本项目围绕解决吸附-光催化法去除挥发性有机化合物(VOCs)面临的疏水性VOCs在亲水性TiO2催化剂表面难以浸润和气-固反应过程中VOCs气体与固相催化剂接触不充分这两个核心难题开展工作,取得了一系列重要研究成果。如1):基于能带工程原理、静电纺丝、水热、冷冻干燥等技术,构筑了3D/TiO2/RGO、TiO2/RGO/HKUST-1、FL-Ti3C2/BiOCl/SnO2等高活性的复合织物光催化剂,并研究了反应过程中催化剂放置量、初始浓度、空气湿度等参数,明确了影响吸附-光催化法去除VOCs效率的关键因素。2) 利用MOF材料提高了织物光催化剂的吸附效果;利用石墨烯、Ti3C2 MXene等改善VOCs在无机材料表面的浸润性,阐明了浸润性对光催化降解不同种类VOCs反应过程的影响机制;3)研究了固定床式催化剂对气-固反应中VOCs向催化剂表面传质的增益作用;协同固定床式催化剂与表面浸润性的调节,最终有效提高了这一方法去除VOCs的效率。本研究共发表高水平SCI论文11篇(第一标注),高被引用论文1篇,待发表的论文1篇,申请专利2项。项目负责人培养研究生4名,其中2名已毕业;在国内学术会议上做口头报告3次。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Photodegradation of Gas Phase Benzene by SnO2 Nanoparticles by Direct Hole Oxidation Mechanism
SnO2纳米颗粒直接空穴氧化机制光降解气相苯
  • DOI:
    10.3390/catal10010117
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    CATALYSTS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chen, Shi;Sun, Zhiguo;Xie, Hongyong
  • 通讯作者:
    Xie, Hongyong
Facile preparation ofFL‑Ti 3C2/BiOCl/SnO2 ternary composite forphotocatalytic degradation ofindoor formaldehyde
轻松制备FL-Ti 3C2/BiOCl/SnO2三元复合材料用于光催化降解室内甲醛
  • DOI:
    10.1007/s42114-021-00398-8
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Advanced Composites and Hybrid Materials
  • 影响因子:
    20.1
  • 作者:
    Li Dai;Xueying Li;Li Zhang;Pingping Ma;Jie Guan;Wei Yu
  • 通讯作者:
    Wei Yu
3D structured TiO2-based aerogel photocatalyst for the high-efficiency degradation of toluene gas
3D结构TiO2基气凝胶光催化剂用于高效降解甲苯气体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Li Zhang;Li Dai;Xueying Li;Wei Yu;Shijie Li;Jie Guan
  • 通讯作者:
    Jie Guan
Low optical dosage heating-reduced viscosity for fast and large-scale cleanup of spilled crude oil by reduced graphene oxide melamine nanocomposite adsorbents
低光学剂量加热降低粘度,通过还原氧化石墨烯三聚氰胺纳米复合吸附剂快速大规模清理泄漏原油
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ab76eb
  • 发表时间:
    2020-05-29
  • 期刊:
    NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Xu, Guangqiao;Zhang, Li;Guo, Zhanhu
  • 通讯作者:
    Guo, Zhanhu
TiO2@MIL-101(Cr) nanocomposites as an efficient photocatalyst for degradation of toluene
TiO2@MIL-101(Cr)纳米复合材料作为有效光催化剂降解甲苯
  • DOI:
    10.1007/s42114-021-00337-7
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Advanced Composites and Hybrid Materials
  • 影响因子:
    20.1
  • 作者:
    Zhiguo Sun;Menglu Wang;Jiaming Fan;Run Feng;Yue Zhou;Li Zhang
  • 通讯作者:
    Li Zhang

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  • 通讯作者:
    ZHOU Ming-bing,HU Pan,GONG Mei,HUANG Di,DU Jing-ji

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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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