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柳丽芬课题组在氨气污染控制技术方面取得创新研究成果
2020年07月19日     (点击: )

氨气是氮循环的重要组成部分,在大气环境和生态系统中扮演着重要角色。氨气可以与酸类物质快速反应,形成含铵盐的气溶胶,增加大气PM2.5的浓度,是雾霾污染的促进剂。氨气流入湖泊、溪流和海洋,引起富营养化,甚至形成低氧的“死亡区”。大部分氨污染来自农业和畜牧业,其余来自工业、机动车、人体、废弃物处理等排放源。氨排放和浓度增加使得氨减排成为改善大气环境质量的新工作重点。

针对上述问题,新葡萄京手机版柳丽芬教授课题组自主研发了光催化协同多机制系统. (1)应用Sn-V2O5光催化电极膜耦合微生物燃料电池,实现了对氨气的高效吸附和催化降解,降解率高达99%以上,其速率常数达到了0.018 L·mol−1·min−1。该论文“Sn-doped V2O5 nanoparticles Catalyze fast Removal of Ammonia in air via PEC and PEC-MFC”发表在Chemical Engineering Journal(IF10.652,论文链接Chem. Eng. J., 2020, 392, 123738,https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123738)。研究还发现随着氨浓度增加,系统的稳态电流也随之增大,这意味着Sn-V2O5催化体系亦可用作传感器检测氨氮浓度。研究认为催化材料催化产生活性氧物种是氧化氨气的主要路径。

图1不同催化剂和耦合体系下氨气的降解及其动力学研究

研究团队首次将过渡金属氧化物活化过硫酸盐技术应用到大气污染控制领域,构建了光电催化协同活化过硫酸盐体系(PEC/PS)。该体系利用CuO-Co3O4活化过硫酸钾产生硫酸根自由基和光电催化/PS活化协同作用,加速产生自由基将氨气逐步氧化去除;同时体系具备一定产电能力,可实现污染控制和能源回收的双重效果。该研究“Oxidation of Gas phase Ammonia via accelerated generation of radical species and synergy of Photo electrochemical catalysis with Persulfate Activation by CuO-Co3O4 on cathode electrode”发表于Journal of Hazardous Materials(IF9.038,https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121793)。




图2氨气在PEC/PS体系中的去除机制示意图及体系的产电能力

两项研究论文的第一作者为2020应届硕士毕业生闫彩,主要从事于光催化纳米材料在环境污染控制中的应用。该研究受到国家自然科学基金(No. 21677025)及大连理工大学基础科研业务费(DUT17ZD223)等项目的资助。

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