β-MnO_(2)/C_(60)复合材料选择性近红外光催化降解氨氮

采用两步水热法合成了β-MnO_(2)及β-MnO_(2)/C_(60)。通过X射线衍射扫描、拉曼光谱、透射电镜、紫外可见红外漫反射及X射线光电子能谱对β-MnO_(2)和β-MnO_(2)/C_(60)进行结构表征;以β-MnO_(2)/C_(60)复合材料作为光催化剂,以近红外光为光源,在罗丹明B存在下选择性降解氨氮;探究了pH值、催化剂用量、C_(60)含量等对降解的影响。结果表明,当催化剂用量为0.15 g、pH=10.5、C_(60)含量为3%时氨氮降解率可达95.59%。电子能谱分析表明,氨氮在催化剂表面的吸附是β-MnO_(2)/C_(60)选择性光催化降解氨氮的原因。

适配体功能化二氧化钛基复合光催化剂选择性降解黄曲霉毒素B_(1)作用研究

为了探究可高效、选择性降解食品中黄曲霉毒素B_(1)(AFB_(1))的方法,采用核酸适配体(aptamer)对磁性氧化石墨烯复合二氧化钛(MGO/TiO_(2))光催化剂材料进行选择性修饰,合成适配体功能化MGO/TiO_(2)光催化复合材料(MGO/TiO_(2)-aptamer),并考察了该光催化剂对AFB_(1)的降解效果及其特异性,探究不同因素对MGO/TiO_(2)-aptamer降解AFB_(1)的影响。结果表明:TiO_(2)与Fe_(3)O_(4)颗粒相对均匀地附着在MGO片层表面,且傅里叶红外光谱显示适配体的骨架、碱基以及CO—NH键特征峰,通过透射电镜发现Ti、Fe元素以及aptamer特有的N、P元素,表明适配体功能化MGO/TiO_(2)材料成功合成;与未修饰的MGO/TiO_(2)材料相比,MGO/TiO_(2)-aptamer对低质量浓度AFB_(1)和混合毒素中AFB_(1)的降解率显著提高,验证了其对低质量浓度毒素的降解增强效果以及选择性降解性能。在优化条件下,当MGO/TiO_(2)-aptamer添加量为6 mg,在pH 3的环境中使用紫外可见光照射120 min后,AFB_(1)降解率可达98.3%,且AFB_(1)的光催化降解遵循Langmuir-Hinshelwood准一级动力学模型。

分子印迹TiO2纳米管阵列的制备与选择性光电催化降解邻苯二甲酸二乙酯

以邻苯二甲酸二乙酯(DEP)为模板分子,在TiO2纳米管阵列(TNA)上沉积了能识别DEP分子的TiO2纳米颗粒,制备了DEP分子印迹型TNA(DM-TNA)。X射线衍射(XRD)测试表明,DM-TNA的晶体结构是锐钛矿。扫描电镜(SEM)测试显示颗粒大小约为20 nm的TiO2纳米颗粒均匀地涂覆在TNA的管壁上。光电催化降解DEP和2,4-二氯苯酚(DCP)的结果表明,DM-TNA降解DEP的活性高于非分子印迹TNA(NM-TNA),而DM-TNA降解DCP的活性低于NM-TNA。DM-TNA降解DEP的速率常数是NM-TNA的2.76倍。

选择性剪接与无义介导的mRNA降解机制研究进展

mRNA的选择性剪接(alternative splicing,AS)是基因转录后的重要调节机制,也是增加蛋白质种类和数量,使有限的基因表达出更多蛋白质的主要机制。无义介导的m RNA降解(nonsense mediated m RNA decay,NMD)机制是一种存在于细胞内的m RNA监控机制,能检测并快速降解突变的m RNA。研究表明AS常与NMD机制相偶联,当某种基因表达异常升高时,通过AS产生可以被NMD降解的m RNA剪接异构体而下调该基因的表达,从而使基因表达维持在正常范围。AS和NMD机制的异常与人类多种遗传病和癌症的发生机制密切相关。故综述选择性剪接与无义介导的m RNA降解机制的机理及研究进展。

介孔氮化碳光催化降解诺氟沙星的动力学机制

采用一种简单高效的制备方法,利用Si O2为模板制备出具有更高催化活性的介孔氮化碳材料(mpg-C3N4),并通过透视电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附测试(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)对mpg-C3N4的形貌、组成结构进行表征.结果显示,mpg-C3N4表面存在大量直径约12nm的孔状结构,与g-C3N4相比,比表面积大幅度增大,并因此提供了更多的活性位点从而提高其光催化活性.使用紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)对其光电化学性能进行测试.结果表明介孔材料的引入使得氮化碳的吸收光谱发生红移,并降低了光生电子-空穴对复合率,从而提高对可见光利用效率.通过对诺氟沙星(NOR)的降解与吸附实验研究表明,NOR的光催化降解过程符合一级动力学和Langmuir-Hinshelwood动力学模型,而mpg-C3N4对NOR的吸附符合二级动力学,表明NOR的光催化降解主要发生在催化材料的表面且以化学吸附为主.吸附实验表明mpg-C3N4在30min内可以吸附56.78%的NOR,降解实验显示,光解1.5h后,超过90%的NOR可被降解.相比体相g-C3N4,mpg-C3N4表现出良好的吸附性能和光催化性能.pH值影响实验表明pH值约为7.41时达到最佳降解效果,主要归因于药物形态与材料表面电荷作用.淬灭实验表明O2·-和h+是降解体系中的主要活性物质.

P25@SiO_2核壳材料的制备及其选择性光催化性能的研究

目的构筑具有尺寸选择性光催化功能的复合纳米结构,在维持二氧化钛材料光催化性能的同时,减少其对有机大分子材料及有机基底材料的腐蚀行为,拓宽光催化材料的使用范围。方法采用一锅法,通过TEOS围绕P25为核进行水解,制备了多孔SiO_2包覆TiO_2(P25)复合核壳结构(P25@SiO_2)纳米颗粒。结果 TEM、XRD、BET表征显示,这种复合核壳纳米结构具有较好的分散性和很高的比表面积(约528 m2/g)。光催化性能实验证实,这种复合核壳结构具有尺寸选择性光催化效应,即小分子氮氧化物气体(NOx)能通过壳层SiO_2孔道进入核层并降解90%以上,被氧化成硝酸盐固定下来;小分子有机物亚甲基蓝能穿过壳层孔道进入复合结构的核层部分,被氧化分解;大分子有机物胭脂红被壳层有效隔离而不被分解。老化试验显示,涂覆有这种核壳结构材料的有机基材(PET膜)被氧化老化的现象受到抑制。相反,与裸露的有机基材(PET膜)相比,由于壳层的保护作用,涂覆有核壳纳米结构的有机基材具有更好的抗紫外线性能。结论开发的这种具有尺寸选择性光催化的复合核壳结构材料,可以涂覆在各种有机基材的表面,赋予其一定的光催化功能,同时由于壳层的隔离保护作用,对基材的腐蚀作用受到抑制。这种复合核壳纳米结构也可以作为功能添加材料添加到各种涂料材料中,并赋予涂料一定的光催化性能,同时对涂料中的有机物不会产生强烈的分解作用,因此具有很好的应用前景。

高含盐废水中TiO_(2)复合光催化剂光降解甲基橙机制及性能

为深入分析盐离子对TiO_(2)基光催化剂降解有机物污染物过程的影响作用,通过空穴和自由基捕获剂的加入,研究了可见光激发下高含盐废水体系中光降解甲基橙的机制。在此基础上,探索了高含盐废水体系中TiO_(2)复合光催化剂对污染物降解性能提升的方法。结果表明:可见光激发催化剂形成的光生空穴是有机污染物降解的关键因素,废水体系中盐离子主要干扰体相中光催化反应;当有机污染物被大量吸附于催化剂表面时,盐离子的存在对光催化反应的干扰小;乙二醇热还原处理后的催化剂中Ti^(3+)含量的增加,提升了催化剂的可见光响应和光催化活性;接枝于还原氧化石墨烯表面的少量乙二醇促进了催化剂对甲基橙的吸附,从而更有效地抵抗盐离子干扰。

Z型异质结1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)的构建及可见光催化降解甲基橙

以三聚氰胺和3-氨基-1,2,4-三唑为原料,通过直接热聚合法制备1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料。通过XRD,XPS,SEM等表征手段对光催化材料的晶型、化学组成、形貌以及光电化学性质等进行表征。以甲基橙(MO)为目标污染物,500 W氙灯作为可见光光源,研究1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)异质结光催化材料的光催化活性,同时通过活性物质捕捉实验和电子顺磁共振波谱(e1ectron spin resonance,ESR)表征研究体系的活性物质。结果表明:一维g-C_(3)N_(5)纳米棒和二维g-C_(3)N_(4)纳米片的无序堆叠增加了活性位点的数量,g-C_(3)N_(5)与g-C_(3)N_(4)之间Z型异质结的形成,提高其对可见光的吸收强度和光谱范围,抑制了光电子-空穴的复合,g-C_(3)N_(5)与g-C_(3)N_(4)相似的π-π^(*)共轭体系的相互叠加降低了电荷转移的传质阻力,提高了其光催化活性。可见光照射30 min,20 mg的1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料对50 mL浓度为10 mg/L的MO溶液几乎降解完全,反应的表观速率常数为0.14836 min^(-1),循环使用5次后,1D/2D g-C_(3)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料对MO的光催化降解率为92.2%,这说明其具有良好的稳定性。活性物质捕捉实验和ESR表征表明:1D/2D g-C_(2)N_(5)/g-C_(3)N_(4)光催化材料光催化降解MO体系的主要活性物质是·O_(2)^(-)和h^(+),且MO的光催化降解反应是一个复杂的断键和氧化过程。

安徽农业大学在手性有机磷杀虫剂对映体的微生物选择性降解机制研究方面取得进展

有机磷杀虫剂是全球主要的杀虫剂品种之一,其中大约有40%的有机磷杀虫剂具有手性结构,其不同的手性对映体的生物活性和毒性有着显著差异。在农产品产地环境中,高毒低活性对映体残留不仅影响农产品质量安全,还对人体健康带来严重威胁。微生物降解是环境中有机磷杀虫剂降解的主要方式,然而,手性有机磷杀虫剂对映体选择性降解菌株及其降解机制却鲜有报道。

可见光光催化选择性氧化取得新进展

TiO2催化作为一种绿色的氧化方法，在有机污染物降解方面的应用越来越受到重视。紫外光激发TiO2产生的空穴及羟基自由基具有很强的氧化性，能够将大部分有机污染物氧化分解为二氧化碳、水等无机产物。正因为这种无选择性的强氧化能力，使得光催化选择性氧化方面的研究一直进展缓慢。化学所光化学院重点实验室的科研人员利用染料／TiO2可见光光催化反应原理，有效避免了空穴和羟基自由基的产生，在常温常压下直接利用分子氧，高选择性地将醇类化合物氧化为对应的醛，成功将可见光催化用于有机物的绿色选择性氧化反应。

揭示纳米光催化技术降解低浓度氮氧化物的机制

大气中的氮氧化物（NOx）是二次气溶胶形成的重要前体物之一，对我国雾霾形成具有重要贡献。中国科学院地球环境研究所黄宇研究团队基于纳米光催化技术在环境催化方面的应用优势，设计、构建了纳米异质结催化材料，并将其应用于光催化降解大气中低浓度氮氧化物NO的研究中，揭示了催化材料化学组成及微纳结构对光催化NO降解反应机制的影响。

低温等离子体自光催化技术降解燃油尾气中的苯系物

以自制的纳米TiO2为催化剂,以陶瓷拉西环为载体,作为低温等离子体反应器中的填料;针对油气中的苯类物质,提出自光催化净化技术。通过对苯系污染物初始浓度、气体流量、电场强度、苯降解率、O3产率、CO2选择性等因素的考察,发现自光催化技术可有效提高油气的苯降解率,当电场强度为12 kV/cm时,苯降解率高达99%,能够抑制O3的产生,有利于提高CO2选择性,促使油气净化更为完全。

三维乒乓菊状CdS/BiOBr催化剂的制备及其光催化降解罗丹明B

为提升BiOBr的光催化性能,通过两步法合成了三维乒乓菊状CdS/BiOBr催化剂。首先利用溶剂热法制备了BiOBr纳米片,接着采用水热法直接在层状BiOBr表面生长CdS粒子制备了CdS/BiOBr催化剂,并通过调整CdS与BiOBr的量比来调控催化剂的形貌。对制备的CdS/BiOBr催化剂的结构、形貌、光学性能等进行了表征分析,考察了其在可见光下对罗丹明B(RhB)的降解效果和稳定性,通过活性物种捕获实验和电子自旋共振测试分析确定了降解过程中的主要活性物质。结果表明:当CdS与BiOBr的量比为1∶3时,二者发生规则组合,形成独特的三维乒乓菊状层级结构;该催化剂有优异的光催化性能和稳定性,在可见光照射下120 min降解了99.5%的RhB,一级动力学常数为0.044 min^(-1),是纯BiOBr的3.67倍,经过7次光催化循环后仍保留了90.1%的催化活性;·O_(2)^(-)和h^(+)在RhB降解过程中发挥了主要作用,结合CdS和BiOBr的带隙结构提出了一种可能的光催化降解途径。

生物炭/光催化复合材料去除水环境有机污染物研究进展

以光催化材料为基础的高级氧化处理技术被公认为是处理水环境中有机污染物最具潜力的绿色方法之一。同时,“以废治废”逐渐成为“碳中和”背景下对污染治理的新要求,为提高环境治理水平和社会可持续发展能力,利用生物废弃物等转化为生物炭已成为当前研究热点。利用生物炭具有比表面积易调控、导电性能好以及表面官能团丰富等优势,将光催化氧化与生物炭吸附进行功能协同是一种极具发展前景的有机污染物去除研究体系。概括了生物炭/光催化复合材料的制备方法与工艺,分析了复合材料中生物炭和光催化材料二者功能间的相互影响。此外,通过阐述生物炭/光催化复合材料对污染物的去除过程,深入探讨了吸附-光降解的整体作用机制,并梳理了国内外针对最新重点管控新污染物清单的相关研究进展。最后针对复合材料界面关系、电子迁移性质、综合水体应用等方面,对生物炭/光催化复合材料提出了相关讨论和未来建议。

Z型光催化剂 CoFe _(2) O _(4)/g C_( 3)N _(4)降解盐酸四环素性能

残留在水中的盐酸四环素(TCH)结构复杂、难以降解,光催化技术被证实是一种去除水中盐酸四环素的有效方法。石墨型氮化碳(gC_(3)N_(4))因稳定、无毒、低成本等优点被广泛用作光催化降解有机污染物的光催化剂。但gC_(3)N_(4)的光生电子空穴对容易复合。为了抑制光生电子空穴对的复合,通过水热法制备了Z型光催化剂CoFe_(2)O_(4)/gC_(3)N_(4),用于可见光下降解盐酸四环素,并对光催化活性提高的原因和光腐蚀性能进行了分析。结果表明,当CoFe_(2)O_(4)复合量(质量分数)为25%时,CoFe_(2)O_(4)/gC_(3)N_(4)的光催化活性最佳,240 min后,盐酸四环素的降解率达到49.2%。CoFe_(2)O_(4)/gC_(3)N_(4)的光催化性能增强得益于可见光吸收量的增加和Z型电荷转移机制的协同作用。降解过程分为快速段和慢速段,均满足拟一级动力学方程。CoFe_(2)O_(4)/gC_(3)N_(4)具有较好的稳定性,循环后降解率的轻微损失是由于CoFe_(2)O_(4)的光腐蚀导致。该工作为双Z方案光催化剂的设计和光腐蚀的研究提供参考。

可见光下F-TiO_2催化剂对2,4,6-三氯苯酚光催化活性研究

2,4,6-三氯苯酚对人体健康和生态环境产生较大的危害,是我国水环境优先监测污染物之一,论文采用溶胶-凝胶法制备了F-TiO_2光催化剂,利用XRD,UV-DRS,XPS,BET等对其理化性质进行了表征,考察了F-TiO_2在可见光下对2,4,6-三氯苯酚的催化降解,并结合其脱氯和矿化情况探讨了2,4,6-三氯苯酚的降解机理。结果表明,与纯的TiO_2相比,掺氟后的TiO_2增强了在可见光区的吸收,F与Ti的摩尔比为0.05时,催化剂晶粒尺寸为14.26 nm,TiO_2仅存在高活性的锐钛矿相;在可见光下2,4,6-三氯苯酚反应4h,其降解率可达93%;反应12h后,降解率为100%,完全被降解,达到了安全化处理的标准。分析2,4,6-三氯苯酚降解过程中的脱氯率、降解率和矿化率,推断其降解过程分为三个阶段:第一是羟化脱氯阶段,第二是氧化开环与脱氯并存阶段,最后是彻底氧化分解阶段。

超声—紫外协同催化降解废水中■的研究

选择纳米TiO_2为催化剂,研究超声—紫外协同催化降解■的效果。考察了不同TiO_2类型、TiO_2投加量、H_2O_2投加量、超声频率、超声强度、溶液初始pH和■初始浓度等因素对■降解率的影响,并对协同催化降解的机制进行了探讨。结果表明,不同类型TiO_2对■的降解效果为P25型TiO_2>锐钛矿型TiO_2>金红石型TiO_2。在■初始质量浓度为5 mg/L、P25型TiO_2投加量为0.06g/L、H_2O_2投加量为60mmol/L、超声频率为80kHz、超声强度为0.300W/cm^2、溶液初始pH为3.0的条件下,反应10min时超声—紫外协同催化对■的降解率最高可达98.26%。超声和紫外光对■的降解具有协同促进效应,其协同因子为2.08。机制分析表明,超声—紫外协同催化降解■的机制是以·OH为主要自由基的高级氧化作用,1,3-二苯丙烷和对苯基苯酚为主要中间产物。

CuO-CeO_2/ZSM-5催化剂的制备及其降解酸性大红GR的研究

采用浸渍法制备了Cu O-CeO_2/ZSM-5催化剂,通过XRD、SEM、BET等手段对催化剂物相及微观形貌进行表征,并通过对降解酸性大红模拟废水的降解实验,考察了反应温度、双氧水用量、溶液p H等因素对催化剂光催化活性的影响,并探讨了其光催化降解反应机制。结果表明:Ce的加入不仅可以使活性组分分散更均匀,还能降低光催化反应中电子-空穴对的复合速率,在反应时间为90 min,催化剂用量为0.2 g,反应温度为70℃,p H=4,双氧水用量为0.5 m L的条件下,光降解效果最佳,COD去除率可达99.82%。

浒苔生物炭/氮化碳复合材料对三嗪类除草剂的可见光催化降解性能与机制

针对聚合氮化碳(CN)材料比表面积小,光致电子-空穴重组率高的问题,本研究利用废弃浒苔,结合原位煅烧法,制备了浒苔生物炭/氮化碳复合材料(BCE/CN),用于三嗪类除草剂的催化降解.浒苔中富含的铁元素可有效提高CN对可见光的吸收利用性能,BCE/CN对西玛津、莠去津、西草净和莠灭净4种三嗪除草剂的1 h降解率分别提升43.0%、22.5%、31.0%和66.7%.高角环形暗场-扫描透射电子显微镜结果表明,Fe在复合材料中以单原子和团簇形式分布,并与CN中的N以配位键形式结合.活性物种捕获实验证明,光致空穴在除草剂降解过程中发挥决定性作用,单线态氧以及羟基自由基也一定程度参与反应.此外,系统研究了催化剂用量、除草剂初始浓度、反应温度和pH值对降解过程的影响,并在实际环境水样中评价BCE/CN的催化活性.本研究为三嗪类除草剂的高效降解提供了新方法,也为废弃生物质再利用提供了新思路.

水体中溶解性有机质对有机污染物降解机制的研究进展

溶解性有机质(DOM)作为水体中普遍存在的天然光敏剂,具有促进光催化降解水体中污染物的潜能。该文首先概述DOM的来源特点、组成分类及其环境光化学特性,进而分析DOM对水体有机污染物光解的作用与机制研究现状,并提出今后该领域的研究趋势。