[01361640]环境污染物检测及催化降解技术的研究

环境污染物,特别是较难处理的有机类污染物、生物污染物,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。如何有效处理这些污染物并尽量使其无害化是全世界目前所面对的当务之急。王君,宋有涛,郭放,张朝红,张向东申报的“环境污染物检测及催化降解技术的研究”项目围绕着环境污染物的检测与催化降解技术及其相关机制的研究开展工作,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。 主要技术说明如下： 1、以高灵敏度检测化学有机类污染物为目标,利用半导体催化超声降解高级氧化技术,直接对高浓度不透明或透明度很低的有机污染物废水进行检测;基于声催化降解,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（TiO2,Ta2O5和KNbO3等）,对有机污染物进行超声降解,弥补光催化降解技术的不足; 2、以降低光催化降解技术处理有机污染物废水的成本为目标,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+：YAlO3和Er3+：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; 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（GFP）,利用光脱色荧光恢复方法（FRAP）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、以从合成源头上避免化学溶剂带来的二次污染为目标,采用可控高效的固态机械合成方法,通过晶体工程设计合成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;通过有机污染物分子三维结构的力场参数、分子量子相似性参数等结构参数,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,获得国家职务发明专利20余项。其中8篇代表性论文被SCI他引297次;20篇主要论文被SCI他引587次,论文被国内外同行在Nature,Chem.Soc.,J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.,Nano Lett.,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、催化化学等学科的发展,彰显出重要的国际影响力,并显示了良好的应用前景。