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2016年度辽宁省自然科学二等奖——环境污染物检测及催化降解技术的研究
2020-07-18 15:52  

本项目属于环境化学领域,与催化化学、化学生物学领域密切相关。环境污染物,特别是较难处理的化学有机类、生物病毒类污染物,目前正严重破坏地球的生态系统和生存环境,进而威胁人类的身体健康。本项目以有效检测、处理上述环境污染物并使其无害化为目标,围绕着环境污染物检测与催化降解技术及其相关机制开展了广泛深入的研究,在有机类污染物、病毒类污染物的特异性检测、具有高效识别能力的催化材料制备及声、光、酶等介导环境污染物催化降解等方面取得了丰硕的成果。主要发现点为:

1.制备具有高效识别能力的催化材料,通过半导体催化超声降解高级氧化技术对高浓度不透明或透明度很低的有机污染物废水进行高灵敏度检测和降解;提出利用声催化降解有机污染物,即采用穿透能力强的超声波代替紫外或可见光作为照射源,结合各种半导体催化剂(TiO2Ta2O5KNbO3等),对有机污染物进行超声降解,弥补光催化降解技术的各种不足;

2.将有机污染物作为一种可以利用的资源,通过稀土上转换光发光材料(Er3+:YAlO3Er3+:Y3Al5O12等)复合不同半导体光催化剂(一个具有足够高的导带,另一个具有足够低的价带,同时前一个的价带和后一个的导带相近),把太阳能中95%的可见光和红外光转变成半导体催化剂所能利用的紫外光,驱动宽带半导体催化剂进行光催化降解有机污染物同时获得氢气等绿色能源,从而降低了光催化降解技术处理有机污染物废水的成本;

3.以高通量检测生物病毒类污染物为目标,构建绿色荧光融合蛋白,利用光脱色荧光恢复方法在活体内定量检测朊病毒寡聚物的毒性;筛选出有效降解朊病毒毒性聚集体的生物酶体系及含菲啶类化合物的天然产物提取物(红花、枳实、烟草等),进行无毒化处理,并结合分子动力学模拟方法对其降解机制进行深入研究;

4.采用可控高效的固态机械合成方法,设计制备用于识别检测环境污染物的超分子共晶及配合物功能材料, 构建环境友好的“绿色实验室”,从根本上减少污染通过有机污染物分子三维晶体结构参数,采用泛密度函数理论研究有机污染物化学品的结构与活性关系;此外,对常见活性炭等无机吸附材料进行有机接枝改性,制备具有温度敏感、自絮凝性能吸附材料,实现由亲水到疏水的转化,依托高分子链段的缠结作用实现水中有机物快速自絮凝。

课题组成员先后得到七项国家自然科学基金资助,科研成果在国际高水平学术期刊上发表SCI收录论文200余篇,出版专著2部,获得国家职务发明专利20余项。8篇代表性论文他引297次;20篇主要论文他引587次,论文被国内外同行在Nature,Chem.Rev.,J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem., Appl. Catal. B-Environ., J. Phys. Chem. Lett., PloS Comp. Biol.等国际著名期刊的论文正面引用评述。在国内外重要会议做邀请报告20余次。研究成果促进了环境化学等学科的发展,彰显出重要的国际影响力,并显示了良好的应用前景。

 

 

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