电催化氧化耦合高级氧化技术处理难降解有机污染物及同步电催化还原二氧化碳的研究

基本信息
批准号:51878325
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:邹建平
学科分类:
依托单位:南昌航空大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:汪月华,邢秋菊,王登科,覃璐玫,董文华,朱蒙,刘闪闪,江训恒,俞凡
关键词:
降解高级氧化CO2还原电催化氧化持久性有机污染物
结项摘要

This project is aimed at the problems that the current technologies cannot totally mineralize persistent organic pollutants (POPs) in water, and cannot realize simultaneous recycle of resource. We put forward the idea of the coupling of electrocatalytic oxidation with advanced oxidation process based on SO4•−. And In order to fulfill high-efficient mineralization and removal of POPs via coupling of AOPs and electrochemical catalytic oxidation, we combine transition-metal oxides containing varied valence metals with carbon materials with good electric conductivity. Furthermore, we build electrocatalytic system by preparation of cathode of copper oxides or tin oxides with three-dimensional structures. Based on the system, POPs can be well mineralized on the surface of anode, and then the product of CO2 could be reduced to useful chemical materials (such as methanol, ethanol and methane). As a result, it can realize high-efficient removal of POPs and simultaneous CO2 reduction. The controllable synthetic methods, forming mechanism, the relationship of performance with their structures of the composite materials would be deeply explored. Combined with DFT methods, we would systemically study the degradation mechanism of organic pollutants, the mechanism of electrocatalytic CO2 reduction, as well as the synergistic mechanism of electrocatalytic oxidation and AOPs. And the models of degradation and mineralization of POPs coupled with simultaneous recycle of resource are elementarily established. Significantly, the above research would provide a new idea and theoretical basis for the application of the coupling of electrocatalytic oxidation with advanced oxidation process based on SO4•− in actual wastewater treatment and simultaneous recycle of resource.

本项目针对现有技术难以彻底矿化去除废水中难降解有机污染物且无法实现同步资源化等关键问题,提出电催化氧化与基于SO4•−的高级氧化技术耦合思路,将具有电催化氧化和高级氧化双功能的含变价过渡金属氧化物与具有良好导电性的碳材料结合,实现高级氧化耦合电催化氧化高效矿化去除难降解有机污染物。另外,通过制备三维含铜或锡类氧化物作为阴极,构建电催化体系,使得有机污染物在阳极高效矿化去除,同时产生的CO2在阴极电催化还原为有用的化工原料(如甲醇、乙醇和甲烷),最终实现难降解有机污染物的高效去除及同步CO2还原。系统摸索电极材料的可控合成方法、形成机理及构效关系。结合量化计算手段,深入研究有机污染物降解途径和机理、CO2电催化还原机理,电催化氧化与高级氧化协同机理以及电催化氧化和还原耦合机理,初步建立难降解有机污染物的矿化去除和同步资源化模型,为实际有机废水深度处理及资源化提供新思路和理论基础。

项目摘要

本项目针对现有技术难以彻底矿化去除废水中难降解有机污染物且无法实现同步资源化等关键问题,提出了电催化氧化与基于SO4−•的高级氧化技术耦合思路,将具有电催化氧化和高级氧化双功能的含变价过渡金属氧化物与具有良好导电性的碳材料结合,实现高级氧化耦合电催化氧化高效矿化去除难降解有机污染物。通过制备三维铜或锡氧化物作为阴极,构建电催化体系,使得有机污染物在阳极高效矿化去除,同时产生的CO2在阴极电催化还原为有用的化工原料(如甲醇、乙醇、甲烷等),最终实现难降解有机污染物的高效去除及同步CO2还原。系统摸索了电极材料的可控合成方法、形成机理及构效关系。深入研究了有机污染物降解途径和机理、CO2电催化还原机理,电催化氧化与高级氧化协同机理以及电催化氧化和还原耦合机理。依托本项目,获江西省自然科学一等奖1项,发表SCI论文21篇,申请发明专利9项、美国专利1项,授权发明专利5项;培养国家百千万1人、江西省青年井岗学者1人、江西省主要学科学术和技术带头人1人;另外培养博士研究生3人,硕士研究生15人,其中省优秀硕士论文获得者3人、在读博士5人和硕士19人。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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