生物炭-纳米TiO2功能化交联对燃煤VOCs分级吸附-光催化氧化协同机制

基本信息
批准号:51906052
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:冯冬冬
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
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:
有机污染物燃煤分级吸附生物炭光催化氧化
结项摘要

Due to its low concentration, large amount, and complex components, it is urgently needed to develop the efficient controlling technologies for VOCs from coal combustion. Based on the development potential of biochar adsorption and TiO2 photocatalytic oxidation on the effective degradation of VOCs, the concept of “biochar-nano-TiO2 functionalized cross-linking” was proposed, to achieve the synergistic control of hierarchical adsorption and photocatalytic oxidation of VOCs from coal combustion. Orderly distribution of biochar hierarchical micropore-meso/macropore structure and surface polar/non-polar functional groups are regulated directionally. Through experimental/theoretical analysis and computational simulation, the functionalized cross-linking characteristics between nano-TiO2 and biochar are mastered. The conversion mechanism of VOCs in the cross-scale structures of nitrogen/oxygen-containing groups (molecular/atomic scale), hierarchical pore structures (mesoscale), biochar-nano-TiO2 functionalized cross-linking (micro/nano scale) are realized. Therefore, the synergistic mechanism of hierarchical adsorption and photocatalytic oxidation of VOCs from coal combustion would be achieved. By investigating the mechanism of “hierarchical-functionalized construction of pore structures in biochar” and “hierarchical adsorption-photocatalytic oxidation of VOCs”, which are the two critical scientific issues, it provides a theoretical basis for the biochar-nano-TiO2 functionalized cross-linking to realize the efficient degradation of VOCs from coal combustion.

燃煤VOCs浓度低、总量大、组分复杂,亟待开发针对燃煤有机污染物的高效控制技术。基于生物炭吸附、TiO2光催化氧化各自对VOCs有效降解的发展潜力,提出“生物炭-纳米TiO2功能化交联”构想,以实现燃煤VOCs分级吸附-光催化氧化的高效协同控制。定向调控生物炭微孔-中/大孔分级孔道结构与表面极性/非极性官能团的有序配组,采用实验、理论分析和计算模拟方法相结合,探究纳米TiO2与生物炭特征结构之间的功能化交联特性,阐明含氮/氧基团官能化(分子原子尺度)-孔隙分级化(介尺度)-生物炭/纳米TiO2功能化(微纳尺度)等跨尺度结构上燃煤VOCs的赋存与转化规律,解析燃煤VOCs分级吸附-光催化氧化协同机制。通过对“生物炭孔隙结构分级化-官能化作用机制”和“VOCs高效吸附-TiO2光催化氧化协同机制”两个关键科学问题的研究,为生物炭-纳米TiO2功能化交联高效降解燃煤VOCs提供理论基础。

项目摘要

燃煤VOCs浓度低、总量大、组分复杂,亟待开发针对燃煤有机污染物的高效控制技术。基于生物炭吸附、TiO2光催化氧化各自对VOCs有效降解的发展潜力,提出“生物炭-纳米TiO2功能化交联”构想,以实现燃煤VOCs分级吸附-光催化氧化的高效协同控制。定向调控生物炭微孔-中/大孔分级孔道结构与表面极性/非极性官能团的有序配组,采用实验、理论分析和计算模拟方法相结合,探究纳米TiO2与生物炭特征结构之间的功能化交联特性,阐明含氮/氧基团官能化(分子原子尺度)-孔隙分级化(介尺度)-生物炭/纳米TiO2功能化(微纳尺度)等跨尺度结构上燃煤VOCs的赋存与转化规律,解析燃煤VOCs分级吸附-光催化氧化协同机制。通过对“生物炭孔隙结构分级化-官能化作用机制”和“VOCs高效吸附-TiO2光催化氧化协同机制”两个关键科学问题的研究,为生物炭-纳米TiO2功能化交联高效降解燃煤VOCs提供理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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