光催化自由基抑制NO/二甲苯体系SOA和O3生成的机理研究及材料优化

基本信息
批准号:41907303
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王晓
学科分类:
依托单位:中国科学院上海硅酸盐研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
光化学反应挥发性有机物光催化降解二次有机气溶胶活性自由基
结项摘要

The reduction of secondary organic aerosol (SOA) and O3 has become an important part in the air pollution control project of our country at the current stage. Reactive radicals generated by photocatalysts have been proven to oxidize and decompose precursors such as NOx and typical volatile organic compounds (VOCs), which makes it a potential way for inhibiting SOA and O3. However, the reactions of photocatalytic radicals under multi-component conditions are still unclear, which holds back the understanding of their influences on the gas-gas homogeneous and gas-solid heterogeneous reactions, and further limits the optimization of photocatalysts. This project intends to choose the NO/xylene mixed system with high SOA and O3 formation potential as the research target. The impacts of reactive radicals on the photochemical reactions of the NO/xylene system will be explored through scavenger reactions and kinetic analysis to reveal the key factors that influence the inhibition of SOA and O3 by photocatalytic processes. A method for the optimization of photocatalysts will be proposed by analyzing the roles of photocatalytic free radicals. By constructing N-doped graphene/TiO2 composites, the generation of reactive radicals will be optimized to achieve the stable and effective inhibition of SOA and O3. This project will provide theoretical basis and new methods for the application of photocatalytic technology in the field of air purification.

二次有机气溶胶(SOA)和O3消减是我国现阶段大气污染治理的关键问题之一。光催化过程产生强氧化性自由基,已被证实可消减NOx、典型挥发性有机物等前体物,有望成为抑制SOA和O3生成的重要手段。但目前多组分条件下光催化自由基反应过程尚不明确,其对于多组分体系光化学反应影响机制缺失,限制了光催化材料性能评估与优化。针对上述问题,本项目拟选取具有高SOA及O3生成潜势的NO/二甲苯二元混合体系,采用自由基捕获实验和反应动力学分析的方法,分析光催化材料表面自由基生成与反应机制,探究光催化自由基对NO/二甲苯体系气-气均相、气-固非均相反应的影响规律,揭示光催化过程对于SOA和O3生成的抑制作用机理。在此基础上,从光催化自由基调控的角度出发,通过构筑N-掺杂石墨烯/TiO2复合体系,优化材料性能,实现对于SOA和O3的稳定、高效抑制,为光催化技术在空气净化领域的应用提供理论基础和新材料。

项目摘要

二次有机气溶胶(SOA)和O3消减是我国现阶段大气污染治理的关键问题之一。光催化过程产生强氧化性自由基,已被证实可消减NOx、典型挥发性有机物等前体物,有望成为抑制SOA和O3生成的重要手段。但目前多污染物条件下光催化自由基反应过程尚不明确,限制了光催化材料性能评估与优化。针对上述问题,项目从光催化降解复合污染物的界面反应机制角度出发,通过构筑NO/二甲苯复合体系,揭示了NO参与光催化剂表面活性氧物种循环的协同降解机制;发现光催化剂表面自由基反应和气相自由基生成对于环境氧化性和臭氧生成的影响,通过构筑rGO-TiO2复合材料显著降低清洁及复合污染体系的O3生成;针对低浓度流动项O3的室温催化-光催化降解研发了MOFs基新材料,并阐明催化降解机制。项目工作为光催化VOCs及臭氧净化提供了新材料和理论依据。共计发表致谢SCI论文4篇,申请发明专利1项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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