宽光谱响应Bi2WO6/上转光剂的可控合成及降解抗生素的机制研究

基本信息
批准号:41503102
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:陈美娟
学科分类:
依托单位:西安交通大学
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:徐浩,牛馨祎,郭伟,李博伟
关键词:
光催化上转换剂降解机制抗生素
结项摘要

It is essential to develop advanced wastewater treatment technology with high performance to remove antibiotics from water body. Based on our previous study, we will carry out the synthesis of Bi2WO6/upconversion composite photocatalysts which can be activated by visible and near-infrared light, and then apply them on the removal of antibiotics in wastewater in this study . For the synthesis of Bi2WO6/upconversion composites, the effect of key preparation parameters will be investigated, including precursor concentrations, feedstock ratios, solvents, temperature and time. Various characterization techniques will be used to analyze the chemical property and surface structure of the as-prepared composite photocatalysts. The effect of crystal structure and surface property of Bi2WO6/upconversion materials on the photocatalytical performance will be identified. Furthermore, typical antibiotics will be selected as the target pollutants to evaluate the degradation efficiency of Bi2WO6/upconversion composites under the irradiation of solar light. The reaction mechanism of Bi2WO6/upconversion material will be explored. To further evaluate the application potential of solar light activated Bi2WO6/upconversion system in real wastewater treatment, the treatment performance will be optimized by adjusting the operation parameters. Moreover, the degradation and detoxification mechanism of antibiotics will be investigated in details, as well as the kinetic models and degradation routes. This study will provide solid evidence for evaluating the feasibility of application Bi2WO6/upconversion in wastewater treatment theoretically and practically.

传统水污染控制技术很难去除污水中的抗生素,发展高效的控制技术治理水体中的抗生素,对提高水质和保障供水安全具有重要的理论和现实意义。在前期研究基础上,本项目拟采用宽光谱(红外-可见光-紫外光)响应的Bi2WO6(钨酸铋)/上转光剂催化材料开展去除水体中典型抗生素的研究,系统研究合成条件(前驱体类型与配比、溶剂、反应条件)对催化剂微结构的影响,解析材料表面理化性质对降解水体中典型抗生素性能的影响途径;结合Bi2WO6/上转光剂的太阳光催化降解典型抗生素的性能,构建该催化材料微结构-催化性能的内在联系,考察其净化水体典型抗生素的工艺特性,分析其在实际应用中的可行性和稳定性;阐述Bi2WO6/上转光剂太阳光催化降解典型抗生素的机理和脱毒机制,建立可预测的反应动力学模型及降解路径,构建太阳光催化Bi2WO6/上转光剂材料去除水体典型抗生素的作用机制,为Bi2WO6/上转光剂催化材料走向应用奠定基础。

项目摘要

本研究拟以地壳中含量丰富的稀土元素Bi系为催化剂的主要元素,开发一系列高效的Bi系复合催化剂,构建宽光谱响应的太阳光催化氧化技术:系统研究催化材料合成工艺条件(前躯体类型与配比、溶剂、反应温度和时间),运用现代表征技术分析催化材料的结构特征,建立合成条件和材料微结构之间的关系,有效调控形貌和结构;动态分析并解释合成过程中不同反应阶段固相样品微结构的变化规律,获取重要中间产物信息,据此阐明复合材料的形成机理,为宽光谱响应的光催化材料可控合成和复合改性奠定理论基础;运用紫外可见漫反射光谱、电子自旋共振等方法,确定上转光剂在太阳光催化中的作用机理。进一步使用太阳光催化Bi系复合材料强化处理典型抗生素,构建催化材料微结构-太阳光催化性能的关系:考察材料净化水体典型抗生素的工艺特性,分析其在应用中的可行性和稳定性;阐述太阳光催化Bi系复合材料对典型抗生素的降解机理和脱毒机制,建立可预测的反应动力学模型及降解路径,构建太阳光催化Bi系复合材料去除水体典型抗生素的作用机制,为该Bi系复合材料走向应用奠定技术基础;本项目的顺利实施可望在新型高活性宽光谱响应光催化材料的可控合成、生长机理和污水中抗生素净化应用方面取得新突破,预期研究结果具有重要的科学价值和应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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