项目名称: 微/纳多孔结构Fe3O4构筑及调控羟基自由基增强去除有机污染物研究

项目编号: No.51502293

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 刘岗

作者单位: 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额: 21万元

中文摘要: Fenton高级氧化技术是去除环境中复杂和难降解有机污染物研究热点。然而,体系中高活性羟基自由基(•OH)的集中释放,引发•OH间湮灭和吞噬,导致•OH利用率不高,是有机污染物降解不完全的主因。因此,选择催化剂,控制材料微结构,调控•OH有序释放,提高•OH利用率,是Fenton体系高效去除有机污染物的难点。.本项目选择有类双氧水催化活性酶的Fe3O4作为Fenton体系催化剂,以水热法为主,控制合成参数,调控材料微结构(尺寸、形貌、组装方式等),引入高能晶面控制,经功能纳米单元的有序组装,获得兼具纳米和微米材料优点的微/纳结构多孔Fe3O4。通过结构调控催化双氧水有序释放•OH,提高•OH利用率,高效去除环境中难降解有机污染物(以2,4-D农药为目标物)。系统研究材料的结构参数对双氧水催化活性和调控•OH有序释放的影响,探索催化调控机理。为发展异相Fenton体系提供材料基础。

中文关键词: 微/纳结构;四氧化三铁;异相Fenton反应;羟基自由基;有机污染物

英文摘要: Fenton technology, as an advanced oxidation processes, has attracted the most intensive attention to remove complex and refractory organic pollutants in the environment. The concentrated and disordered release of the highly active hydroxyl radicals (•OH), leads the scavenging and self-consumption of •OH. As a result, the utilization rate of •OH in Fenton system is rather low and the degradation of organic pollutants is incomplete. Thus, the nodus for Fenton system to efficiently remove the organic pollutants is the screening and fine structure tuning of catalyst, which can induce the ordered release of •OH and improve the •OH utilization rate..In this project,we intend to choose Fe3O4, a kind of peroxidase mimetic substance, as the catalyst in Fenton system. We are going to tune the high-energy crystal and the microstructure(size, shape, assembly method, etc.)by controlling the hydrothermal synthesis parameters, fulfill the orderly self-assembly of lower-dimensional nano-unites,and finally obtain micron/nanosized porous structure Fe3O4 with both nano and micro scale advantages. And we aim to the orderly releasing of •OH by tuning the microstructure of the catalyst to improve the utilization rate of •OH, and finally achieve the efficient removal of the refractory organic pollutants (using 2,4-D pesticide as target pollutant) in the environment. We will systematically study the effect of the material structure parameters on both catalytic activity to H2O2 and the orderly releasing of •OH, and further investigate the tuning mechanism of •OH by the catalyst. It is expected the project will provides materials basis and technical feasibility for the development of Fe3O4 based heterogeneous Fenton system.

英文关键词: micron/nanosized structure;magnetite;Heterogeneous Fenton;hydroxyl radical;organic pollutant

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