聚焦分析测试技术与环境催化学术前沿交叉 分论坛精彩报告集锦
仪器信息网讯 2022年8月20-21日,第二十六届高校分析测试中心研究会年会暨第二届中国分析测试协会高校分析测试分会年会在历史名城镇江顺利召开。大会现场采用线上线下同步直播的方式,现场与会嘉宾超300位。本次会议为期两天,除大会报告外,会议还设置了五个平行分论坛,主题分别聚焦高校分析测试中心管理与资质认定、科学试验创新方法标准化、分析测试技术研究与应用、分析测试与学术前沿交叉之能源材料、分析测试与学术前沿交叉之环境催化。分会场照片本文将带来分析测试与学术前沿交叉之环境催化分论坛的精彩报告集锦,论坛邀请了中山大学欧阳钢锋教授、中国科学院化学所陈春城研究员、华东理工大学詹望成教授、上海师范大学张蝶青教授、上海大学张登松研究员、四川大学王建礼教授、南京师范大学何欢教授(季秋忆)、山东大学占金华教授、南京大学谷成教授、上海师范大学卞振锋教授、西南交通大学范美坤教授、华南理工大学付名利教授、浙江工业大学庞小兵教授、山东师范大学孙传智教授、清华大学彭悦副研究员、西安交通大学何炽教授、河北工业大学王鹏飞副教授等专家带来了30个精彩报告分享。分析测试与学术前沿交叉之环境催化分论坛现场《新型碳材料在环境催化中的应用探究》中山大学 欧阳钢锋教授报告介绍了欧阳钢锋课题组近年来在利用碳材料开展的环境催化领域的研究成果。针对芬顿技术在环境领域的广泛应用,以可见光催化生成双氧水为例,指出由于环境污水体量大,该类技术的实施将面临巨大的投入。欧阳钢锋团队以碳材料为基质,研究构筑了“Z”型异质结并在可见光作用下实现双氧水的原位、高效生成。通过对催化剂结构调控及醌类化合物引入,大幅提升了双氧水的产率,在类芬顿氧化降解水环境污染物时取得了良好效果。此外,欧阳钢锋针对碳材料活化过硫酸盐机理进行了详细论述,阐明了杂化轨道比例对过硫酸盐活化效率的影响,评估了碳催化材料的规模化应用前景,展望了碳材料在环境领域蕴藏的巨大潜能。《原位红外研究污染物光催化降解机理》中国科学院化学所 陈春城研究员低浓度、高毒性、难降解有机污染物(如卤代物、染料、农药、抗生素药物等)引起的环境问题已经严重影响人类的健康。光催化技术是近年发展起来的一类高效绿色的消除水中难降解有毒有机污染物的新技术,不过污染物降解量子效率低严重限制光催化规模化应用。报告介绍了陈春城团队通过原位红外研究手段和技术对有机污染物光催化降解的界面机理以及大气颗粒界面光化学转化机制等关键问题进行的系统研究成果。《含氯VOCs的高效催化净化》华东理工大学 詹望成教授挥发性有机物(VOCs)是造成我国大气中臭氧和颗粒物浓度居高难下的重要前体物。报告介绍了詹望成团队围绕当前VOCs净化过程中面临的关键科学问题——污染物分子的高效活化和控制转化,针对低碳烷烃和氯代烃等难降解VOCs的催化净化过程,重点开展C-H键的活化及毒副产物的控制等创新性研究的工作进展。《低浓度NOx的光化学去除研究》上海师范大学 张蝶青教授氮氧化物(NOx)是影响大气环境质量的一个重要污染因素,国内外对NOx的危害、燃煤发电燃烧过程中NOx的产生机理以及NOx技术的降低等都进行了充分的研究。氮氧化物气体的反应会形成臭氧,臭氧是烟气和酸雨的主要组成部分,也是形成细颗粒的主要组成部分,对人体健康都有损害。报告介绍了张蝶请团队围绕基于太阳光的低浓度NOx光化学高效去除技术开展的相关研究进展,包括光化学电子转移对低浓度NO高效去除的调变规律和光-电协同促进低浓度NO去除的新机制研究成果。《非电行业烟气氮氧化物催化净化》上海大学 张登松研究员随着工业与交通运输业的发展,氮氧化物(NOx)排放量与日俱增,NOx是造成酸雨、光化学烟雾及雾霾的主要原因,严重危害人类健康,破坏生态环境平衡。目前NH3选择性还原(NH3-SCR)是最有效的NOx控制技术,钒基催化剂已经广泛应用于电厂脱硝工艺中。然而,商业钒基催化剂活性温度窗口窄,很难应用于低温脱硝过程,比如工业窑炉、垃圾焚烧等非电行业。随着国家对非电行业NOx排放标准的日益提升,亟待开发适用于非电行业的低温抗中毒的NOx净化催化剂。报告介绍了张登松课题针对非电行业烟气NOx净化催化剂易中毒失活的关键科学难题,提出了以保护位抑制催化剂中毒失活的新理念,即通过对活性位和保护位的耦合与调控,发展了对SO2、碱金属以及多重复合毒物有抗中毒作用的NOx净化催化剂,并揭示了其抑制中毒作用的新机制,有效克服了烟气复杂组分对催化剂造成的中毒效应,显著提升了NOx催化净化效率和稳定性,形成了高效稳定的NOx催化净化新技术,为非电行业NOx减排应用奠定了科学基础。《双碳背景下未来汽车尾气催化剂技术趋势》四川大学 王建礼教授汽车尾气催化剂是汽车尾气催化转化器中使用的催化剂,是指借助某些有效的技术措施,减少尾气中的有害物质或使尾气中的CO、HC、NOx及PM被氧化或还原,生成无毒的CO2、H2O和N2。报告分别从柴油车、汽油车以及天然气车等方面详细介绍了各领域的尾气催化材料及催化剂制备科学和技术的发展趋势。《苝酰亚胺催化剂内场调控及其光耦合过硫酸盐增效机制》南京师范大学 何欢教授/季秋忆博士当前处理有机污染物的方法包括吸附技术、膜分离技术、生物降解以及高级氧化技术。报告介绍了何欢团队构建的新型苝二酰亚胺/过硫酸盐/可见光(PDI/PS/Vis)系统,以不同自组装程度PDI为研究对象,以双酚A为目标污染物,深入阐明了可见光下超分子活化过硫酸盐新机制。研究表明PDI/PS/Vis系统可以为降解废水中的有机微污染物提供新思路。《纳米环境矿物的表面调控与高级氧化》山东大学 占金华教授过去十几年来,基于过硫酸盐的高级氧化技术处理难降解有机污染物具有操作简单和氧化能力强的特点,在污水和污染土壤治理领域已得到广泛关注。而发展具有环境友好、催化稳定、廉价易得等优势的金属催化剂是近年来研究者们关注的研究方向之一。矿物材料广泛存在于自然环境之中,具有环境协调性、环境舒适性、加工制备简单、成本低廉等特点,是环境修复领域关注的重要研究课题。报告介绍了占金华团队在纳米环境矿物材料在有机污染治理中的研究成果,包括研究了环糊精改性纳米矿物活化H2O2与过硫酸盐,增强了污染物的降解,表现出实际应用的潜力;研究了富氧空位红锌矿活化PMS体系,阐明了非价电子活化PMS产生SO4-的机制,以及阐明了非电子活化PMS产生O2的机制。《限域体系的构建以及对全氟化合物高效降解机制的研究》南京大学 谷成教授全氟化合物是一种分布广泛的污染物,但是一般的羟基自由基、亚硫酸盐、活性碘等高级氧化技术对全氟化合物的降解存在效率过低、反应条件复杂等问题。报告介绍了有机源物质产生水合电子方法,尤其是带有五元杂环吲哚类物质具有的优势;紧接着,谷成教授围绕三个体系,从限域体系构建、降解/脱氟效率、水合电子产率、体系表征、理论计算等方面对研究工作进行了详细介绍,并展示了其课题中自制的反应装置。《固废中贵金属的光催化绿色回收》上海师范大学 卞振锋教授固废中贵金属回收过程涉及使用强酸和释放毒气、有毒重金属离子,环境污染严重。如何实现贵金属清洁回收是环保领域研究热点。报告介绍了卞振锋团队通过光催化氧化实现贵金属的溶解,发展适合多种贵金属的光催化清洁回收技术,探究贵金属选择性溶解回收的调控机制;系统研究贵金属原子表面活化、迁移以及光催化氧化途径;发展适用于在温和条件下,能够实现快速从电子垃圾、废汽车尾气三效催化剂、废贵金属负载型催化剂甚至矿石废渣中回收贵金属的通用方法,为光催化规模化贵金属清洁回收提供理论基础。《多维度SERS在环境中的应用研究》西南交通大学 范美坤教授拉曼光谱,特别是表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman scattering,SERS)是一种基于光的非弹性散射的光谱技术,具有实时、快速等特点,是一种很好的茶叶质量安全和品质分析的方法。报告介绍了范美坤团队基于表面增强拉曼光谱技术在茶叶分析领域开展的应用工作进展。《漆包炉尾气中VOCs的深度催化氧化及其异味治理》华南理工大学 付名利教授漆包线广泛应用于电机、变压器和家电等电器制造,我国是漆包线生产与消费第一大国,其生产过程使用大量含VOCs溶剂与稀释剂,产生的VOCs具有较强的毒性和致癌性,其行业产生的异味废气常引起强烈的扰民投诉,是环境部门重点管控项目。基于此,报告介绍了付名利团队对漆包线生产各环节中的 VOCs 进行物质流向跟踪,用各种实验方法进行分析,研究了漆包线行业 VOCs 的排放特征和组成分布,旨在为控制漆包线行业 VOCs 污染提供可靠的污染源数据支持。《工业园区异味VOCs污染特性的研究》浙江工业大学 庞小兵教授餐厨垃圾生物处理包括好氧堆肥、厌氧消化及卫生填埋等方式,在处理过程中产生的大量挥发性有机物(VOCs)会造成二次污染,对环境和人体健康均造成危害。报告从餐厨异味VOCs的来源、检测技术等方面进行阐述,并详细介绍了庞小兵团队基于传感器、机器学习等开发的便携式异味检测仪,及其与GC-MS、GC-PID检测的比对结果,研究表明检测结果一致,阐明餐厨垃圾异味治理与机理研究需要进行VOCs成分分析。《稀土改性金属氧化物的在NH3-SCR中的应用基础研究》山东师范大学 孙传智教授氮氧化物(NOx)是公认的主要大气污染物之一,它不仅是酸雨的主要成分,还是形成光化学烟雾的元凶,控制和治理氮氧化物污染越来越受到国内外环保领域的关注。目前,工业上主要采用氨选择性催化还原技术(NH3-SCR)控制氮氧化物的排放。催化剂为商用V2O5-WO3/TiO2,具有较高的脱硝活性,但其成本和操作温度较高,活性组分钒有毒,易对环境和人类造成二次毒害。因此,开发NH3-SCR低温高效无毒催化剂迫在眉睫。报告介绍了孙传智团队稀土改性金属氧化物在NH3-SCR中的应用基础研究方面的工作进展。《锰基复合氧化物的表征及其在环境催化领域的应用研究》清华大学 彭悦副研究员近年来,天然气受到了广泛应用,但这也带来了环境问题。甲烷是天然气的主要成分,其温室效应是CO2的22倍,甲烷废气的排放会加剧温室效应。催化燃烧可以有效地处理这些较低浓度的甲烷,此反应中常用的贵金属催化剂成本较高且易烧结,而金属氧化物催化剂以廉价易得、高热稳定性等优势表现出更强的应用价值,其中锰氧化物具有众多稳定的氧化物形式,表现出极高的催化潜力。报告介绍了彭悦团队开展的锰基莫来石在柴油车DOC以及锰氧化物在催化氧化甲苯中的应用研究工作进展。《低碳烷烃催化氧化与资源化》西安交通大学 何炽教授乙烯、丙烯、丁二烯等低碳烯烃是重要的化工原料,主要用于生产聚合物(聚乙烯、聚丙烯等)、含氧化合物(乙二醇、乙醛、环氧丙烷等)以及化工中间体(乙苯、丙醛等)等,因此在高分子、农药、医药、精细化工等领域应用广泛。目前,低碳烯烃主要来源于传统石油路线的蒸汽裂解和炼厂流化催化裂化工艺、以煤/甲醇为原料的煤制烯烃/甲醇制烯烃路线和以烷烃为原料的脱氢制烯烃技术。其中,烷烃催化脱氢技术因其高原子经济性、环境友好的特点,备受研究者关注。自页岩气革命以来,丰富的低碳烷烃资源(含甲烷、乙烷、丙烷等)极大地推动了低碳烷烃脱氢制烯烃的研究热潮。报告介绍了何炽团队建立的高效催化反应体系,拥有能够加速C-H键、C-C键活化、提升活性中心稳定性等特点,实现了低碳烷烃高效稳定催化氧化。《光催化分子氧活化去除难降解有机污染物》河北工业大学 王鹏飞副教授有毒难降解有机污染物毒性大、难生物降解、在自然界中存在的时间长,易在生物体内富集滞留,导致人类和动物癌变、畸变及雌性化,用现有环境技术很难处理。有毒难降解有机污染物的高效、环境友好的去除方法是国际上十分关注的前沿研究领域。报告介绍了王鹏飞团队在光催化分子氧活化去除难降解有机污染物研究方面的工作进展。论坛还邀请了南京工业大学丁靖、中国石油大学王雅君、中国科学院重庆绿色智能技术研究院方玲、南京大学万海勤、中山大学王俊慧、南京师范大学汤常金、南京大学邹伟欣、南京大学谭伟等位专家带来精彩的口头报告、以及麦克默瑞提克(上海)仪器有限公司熊雯、SPECS-TII王珍、安徽创谱仪器科技有限公司申锦等仪器厂商带来最新的仪器技术应用进展报告。合影