二元磁性锰基纳米催化剂的构建及其催化KHSO5氧化水中抗生素的效能与机制研究

基本信息
批准号:51508564
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:刘杰
学科分类:
依托单位:中国人民解放军陆军勤务学院
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵志伟,丁昭霞,师杰,周继豪,牟彪
关键词:
抗生素氧化化学氧化微污染原水二元磁性催化剂非均相过硫酸氢钾催化
结项摘要

Sulfate radicals, which is a strongly oxidative species with high selectivity in pH-neutral conditions, exhibits more promising potentials than hydroxyl radicals toward advanced oxidation of organic pollutants in water and wastewater. Heterogeneous peroxymonosulfate catalysis draws an increasing attention by virtue of good selectivity and minimal environmental impact. However, the drawbacks associated with low catalytic efficiency and separation limit its further applications. To address these problems, the present study aims to develop more effective catalyst by fabricating new binary magnetic core-shell nanocomposites, attempting to promote the catalytic formation of sulfate radicals for oxidation of quinolone antibiotics. The project will be carried out through preparing the binary magnetic core-shell nanocomposites made of magnetic core and MnO2 shell with three catalytic active areas including magnetic particles, MnO2 and their joint interface. And then, the relation between micromorphology of nanocomposites and its catalytic efficiency will be founded. On the basis, the catalytic performances are also expected to be further enhanced by triggering ultrasonic, microwave and electrocatalyic methods, which realizes the minimization of chemical dosage and decrease in the total cost. Besides, the study also dedicates to uncover the mechanisms of peroxymonosulfate catalysis in various process and the degradation pathway of quinolone antibiotics according to the intermediate products measurement in antibiotic decomposition.

硫酸根自由基是在中性条件下具有高氧化还原电位和强选择性强氧化性物质,在高级氧化降解水中污染物应用中比羟基自由基更加高效。非均相过硫酸氢钾催化技术具有易于催化、环境危害小的特点,然而目前其存在催化剂难以固液分离、催化效能低等缺陷。针对这些问题,本课题拟构建具有高效催化和快速分离性能的磁性锰基纳米催化剂,研究其催化产生硫酸根自由基氧化去除水中的喹诺酮类抗生素药物的机制和效能。首先,首先,以MnO2为外壳,以磁性氧化物为核心,构建两种组分和组分连接界面三个区域同时具备催化功能的二元磁性纳米核壳材料。然后,通过催化效能比较建立微观形貌和其本身催化性能的构效关系;在此基础上,通过超声、微波、电极等辅助手段同时结合催化剂耦合实现强化催化效能,达到减少药剂投量、降低处理成本的目的。最后,揭示不同催化体系中的催化机理,确定发挥主要氧化功能的自由基,同时精确测定抗生素分解的中间产物,建立抗生素的降解路径。

项目摘要

硫酸根自由基是在中性条件下具有高氧化还原电位和强选择性强氧化性物质,在高级氧化降解水中污染物应用中比羟基自由基更加高效。但是目前的非均相过硫酸氢钾催化剂普遍存在难以固液分离、催化效能低等缺陷。本课题从优化二元催化剂的微观结构入手,通过催化剂组分和组分连接方式优选,强化催化剂界面的电子转移和物质传递,实现过硫酸氢钾的高效催化和污染物的快速降解。首先,制备了Fe3O4-CuO、Fe3O4-FeOOH、Mn3O4-MnO2等两种组分和组分连接界面三个区域同时具备催化功能的二元磁性纳米催化剂,通过催化剂表面的电子快速移动实现了过硫酸氢钾的高效活化,大大提高了污染物的降解效率。其次,借助超声、紫外等能量输入方式,进一步强化了体系中过硫酸氢钾的活化效果。最后,通过ESR检测和淬灭实验确定了不同催化体系中产生的自由基种类和发挥主要氧化作用的自由基,并结合催化剂的微观物化性质的变化确定了催化机理。同时了分析了污染物降解的中间产物,确定了污染物降解路径。本研究为过硫酸氢钾催化剂的微观结构设计提供了理论上的指导,具有一定的学术价值和理论意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
4

莱州湾近岸海域中典型抗生素与抗性细菌分布特征及其内在相关性

莱州湾近岸海域中典型抗生素与抗性细菌分布特征及其内在相关性

DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20150518001
发表时间:2015
5

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190411-143
发表时间:2020

刘杰的其他基金

批准号:81501314
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21171070
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:20871056
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:51406007
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11475027
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:10775161
批准年份:2007
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:50308015
批准年份:2003
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61078032
批准年份:2010
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:41706065
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21803065
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11775030
批准年份:2017
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:30770959
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51905422
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21406051
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51373171
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:41571059
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:60970033
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:51804110
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61202065
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60970112
批准年份:2009
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:71903030
批准年份:2019
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61371194
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:81903181
批准年份:2019
资助金额:21.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31040071
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:10474008
批准年份:2004
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:30570835
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:31770367
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11626087
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:31572236
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31501297
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901549
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502320
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91129702
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51305276
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600155
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11902085
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671551
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51204035
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21877051
批准年份:2018
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:81630016
批准年份:2016
资助金额:275.00
项目类别:重点项目
批准号:60673150
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:31501145
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81571836
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:51009083
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40701173
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371159
批准年份:2013
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:50578169
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:61404170
批准年份:2014
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41471270
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:81571685
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:21402219
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674066
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:50273002
批准年份:2002
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:30371585
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:21606248
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51103154
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39970926
批准年份:1999
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
批准号:50878084
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:11202076
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171096
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31772420
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:11574245
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:11179003
批准年份:2011
资助金额:240.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51579138
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:50903067
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61105049
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21901081
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:19674011
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:41001186
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61672361
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:50673011
批准年份:2006
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:81703074
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51606102
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11803041
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41867022
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30970777
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:20471070
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:21706036
批准年份:2017
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30471410
批准年份:2004
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:39200111
批准年份:1992
资助金额:5.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91021021
批准年份:2010
资助金额:55.00
项目类别:重大研究计划
批准号:31272268
批准年份:2012
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:51478259
批准年份:2014
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:50775029
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:11274051
批准年份:2012
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:51073011
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:51504140
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10975164
批准年份:2009
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
批准号:51773231
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:11675233
批准年份:2016
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:39980041
批准年份:1999
资助金额:13.00
项目类别:专项基金项目
批准号:11572115
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81501989
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11101394
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21371075
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31000078
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39970190
批准年份:1999
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:21573108
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61804049
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51078140
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:61573011
批准年份:2015
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:31671179
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:10375079
批准年份:2003
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:50172004
批准年份:2001
资助金额:25.00
项目类别:联合基金项目
批准号:41402276
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30570418
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:41271032
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:30340058
批准年份:2003
资助金额:9.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31200182
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41163003
批准年份:2011
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21872069
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:61475089
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51103183
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51801134
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1633103
批准年份:2016
资助金额:36.00
项目类别:联合基金项目
批准号:71771201
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:30973122
批准年份:2009
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:40802053
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

用于水中芳基氯偶联反应的钯纳米催化剂构效关系

批准号:21273239
批准年份:2012
负责人:王瑞虎
学科分类:B0202
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
2

磁性纳米铁基复合氧化物催化臭氧化水中难降解有机物的研究

批准号:20977104
批准年份:2009
负责人:胡春
学科分类:B0604
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
3

金属有机框架构建高效锰基水氧化催化剂的设计合成及应用研究

批准号:21706078
批准年份:2017
负责人:陈俊英
学科分类:B0803
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于新型磁性Fe基二元金属复合材料同步去除水中抗生素和耐药菌的界面调控机制研究

批准号:51778598
批准年份:2017
负责人:付明来
学科分类:E1002
资助金额:62.00
项目类别:面上项目