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2018年度辽宁省自然科学奖二等奖——绿色功能材料的构筑及其在环境污染物处理和资源回收中的应用研究
2020-07-18 16:07  

本项目研究内容属于环境领域,与环境化学、无机分离、物理化学等学科密切相关。环境污染物,特别是较难处理的有机污染物(来源于化工、印染、农药等)及无机污染物(来源于采矿、冶炼、机械制造、建筑材料、化工等)随着大量工业生产的排放进入环境中,由于存在排放种类多、成分复杂、污染物去除/降解难、快速检测难、无机排放物(稀有金属和贵金属)回收效率低、有效处理手段少等问题。本项目材料功能化为导向,通过结构设计和可控制备获得新型功能材料为目标,围绕污染物无害化处理、痕量污染物快速检测、生物质资源的回收利用及稀贵金属绿色分离、绿色离子液体的合成和应用等方面开展了深入广泛的研究工作。在环境污染物去除及催化降解、痕量有机类污染物的快速检测、工业废水中稀贵金属的回收再利用、油品及炼油废水深度脱硫等方面取得丰硕成果。

1. 功能化磁性铁氧体的构筑及其绿色化学导向的催化氧化新方法研究

  创建了以催化活性调控为导向的功能化磁性MFe2O4M = Co, Mg, Zn, NiMnCu等)MFe2O4-碳基复合材料的可控合成方法。研究微波诱导-MFe2O4 /可见光催化-MFe2O4协同催化降解污染物机制,探究材料表面/界面吸附前后特性变化,揭示吸附机理;探明催化活性粒子的成因机制及影响活性粒子高产出率的条件因素,从微观层面诠释微波- MFe2O4/可见光-MFe2O4协同降解污染物的路径和机理,为污水处理的有效提供理论依据。

2. 化学和生物传感界面功能化导向构筑及其快速检测环境污染物新方法研

  通过表面原子(杂原子掺杂)或界面原子、分子(界面键合)设计和可控合成,构筑功能化为导向的碳纳米复合材料作为化学和生物传感界面,以内分泌干扰物、农残、药残等为检测目标,建立快速电化学分析方法,探讨功能化碳纳米材料的成膜机理及膜催化机制,揭示功能化碳材料表面/界面吸附、电催化氧化作用机理。利用化学和生物传感界面所发生催化反应,并结合分子对接模型,揭示污染物与血清蛋白作用机制,为探究毒物对环境生物体的影响提供基本的研究信息

3. 构筑双功能化生物质基材料/功能纳米材料用于低含量稀贵金属分离回收

  构筑以稀贵金属高效提取分离为导向的双功能生物质吸附材料/功能化纳米氧化物(TiO2,SiO2, Al2O3等)吸附剂,充分利用生物质废弃物中的不同有效官能团及纳米氧化物表面丰富羟基,赋予生物质吸附剂/纳米吸附剂高选择性的离子交换功能,实现稀贵金属的选择性提取与分离回收。系统研究了功能化吸附材料对稀贵金属分离富集机制、吸附动力学和热力学行为,揭示吸附机理,为稀贵金属的分离富集提供了理论和实际应用依据。

4. 功能型离子液体的制备及其在催化和燃油脱硫中的应用研究

  构筑环境友好新型功能离子液体(如氨基酸离子液体、羧酸离子液体、金属基离子液体),测定并估算其重要的物理化学性质密度、粘度、表面张力、电导率和折光率等,充实了离子液体的理化性能,为环境友好离子液体的工业化应用奠定了重要的基础。开发了利用功能离子液体对油品及炼油废水深度氧化脱硫的新方法,为油品及石油炼制废水高效深度脱硫提供了理论和技术基础。在世界上较早地,开展了离子液体基纳米复合物及组装体的相关研究,拓展离子液体的应用范围。

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