课题基金 / 基金详情

红外光驱动的光热耦合催化在空气杀菌中的协同效应及其消毒机制研究

批准号:
52070195
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
何春
依托单位:
学科分类:
大气污染控制工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
何春

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
空气中病原微生物对人体健康的不良影响受到广泛的关注,发展低能耗、高效率、环境友好、适用范围广的空气杀菌技术对保障人体健康有重要意义。红外光响应的光热催化技术由于耦合光和热两种催化作用,协同生成活性自由基,并将光转化为热,杀灭微生物,从而成为具有发展潜力的空气杀菌技术。如何提高催化剂的光热转换效率、光热催化性能、自由基协同产生以及与微生物的亲和性是实现空气杀菌技术的关键科学问题。本项目主要研究基于三维大孔聚吡咯 (3DMPPy) 和单原子金属修饰的氧空位MnO2 (Vo-MnO2@AM) 制备红外光响应的3DMPPy@Vo-MnO2@AM光热耦合催化剂为主要特征的杀菌新方法和应用。通过调控光热催化剂界面结构,实现长期高效稳定的杀菌性能;在分子尺度上研究细菌分子对光热催化的应激和反馈机制,探究光热耦合催化体系在红外光驱动下的杀菌机理。该研究为实现光热催化杀菌的应用提供重要的科学依据和理论支撑。
英文摘要
Pathogenic microorganisms in the air have adverse effects on human health, which has attracted more and more attention. It is of great significance to develop air sterilization technology with low energy consumption, high efficiency, environmental friendliness and wide range of application to protect human health. As a result of the coupling of photocatalysis and thermocatalysis, the photothermocatalytic technology can synergistically generate active radicals, convert light into heat and kill microorganisms under infrared light, thus, becoming one of the potential air sterilization technologies. At present, the key scientific issues of sterilization technology in air is how to further improve the photothermocatalytic activity, the production of active radicals, and the affinity of photothermocatalyst with microorganisms. In this study, a novel sterilization method and application based on the photothermal coupling catalytic system of 3DMPPy@Vo-MnO2@AM is studied, in which single atomic metal modified oxygen vacancy-containing MnO2 (Vo-MnO2@AM) is decorated on conductive three-dimensionally macroporous polypyrrole (3DMPPy). By adjusting the interface structure of the photothermal catalyst, the long-term high-efficiency and stable bactericidal performance using 3DMPPy can be achieved, and relationship between the catalyst structure and the photothermocatalytic synergistic bactericidal performance can be established. The photothermocatalytic sterilization mechanism of the photothermal coupling catalytic system driven by infrared light is deeply explored, as well as the stress and feedback mechanism of bacterial molecules on the molecular scale during photothermocatalytic process. Herein, this study will provide an important scientific basis and theoretical support for the application of photothermocatalytic sterilization in air.
随着空气中病原微生物对人体健康威胁的日益凸显,开发高效且环保的空气杀菌技术已成为当务之急。本项目致力于探索红外光响应的光热催化技术,通过结合单原子金属修饰的含氧空位Vo-MnO2与聚吡咯PPy,旨在构建一种高效的光热耦合催化体系,以应对空气杀菌的挑战。本研究构建了基于PPy和和单原子金属修饰Vo-MnO2@AM的原位光热耦合催化体系,研究了原位光热催化耦合体系消毒性能及影响因素研究方面,以及其对病原微生物的灭活效率与作用机制。通过吡咯的原位化学氧化聚合得到具有粗糙表面的光热杀菌材料,有利于粘附细菌实现靶向灭活,并利用氧空位产生的高浓度活性氧实现了对细菌的靶向高效杀灭。原位光热耦合催化体系具有优异的光吸收能力和光热转换能力,能够产生界面局域高温,进一步协同H2O2和•OH灭活细菌。光热和ROS会协同攻击细胞细胞膜,导致细胞膜上不饱和脂质氧化,从而引起细胞膜结构破坏,细胞膜通透性增强,使得ROS更容易渗透进细胞内,进而引发细胞抗氧化系统失衡,细胞死亡。本项目不仅深入揭示了光热耦合催化体系的杀菌机理,包括活性物种的生成、热效应的产生以及细胞膜的损伤等关键过程,而且为实现光热催化杀菌的应用提供了坚实的科学依据和理论支撑。所构建的光热耦合催化体系展现出了长期高效稳定的杀菌性能,这使其在空气消毒净化等领域具有广泛的应用前景。因此,本研究不仅为空气杀菌技术的发展开辟了新的方向,也为保障人体健康提供了新的技术手段。
微气泡自加速传质强化液相高级氧化对 恶臭气体高效净化的界面机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    何春
  • 依托单位:
石墨烯复合材料表界面功能层的结构调控及其催化臭氧净化有机废气的机理研究
  • 批准号:
    21876212
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    何春
  • 依托单位:
锰基纳微反应器的结构设计及其催化氧化VOCs的体系构建与机制研究
  • 批准号:
    51578556
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    何春
  • 依托单位:
层状AgBr/氧化钛插层复合二维纳米结构的构筑及其对CO2可见光催化还原的研究
  • 批准号:
    20877025
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    何春
  • 依托单位:
国内基金
海外基金