低溫電漿耦合催化降解揮發性有機化合物基礎研究

《低溫電漿耦合催化降解揮發性有機化合物基礎研究》是依託浙江大學，由薄拯擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低溫電漿耦合催化降解揮發性有機化合物基礎研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：薄拯
• 項目類別：面上項目

項目摘要

揮發性有機化合物廣泛來源於燃燒過程、有機溶劑使用及車輛排放，是大氣污染控制的重點對象。低溫電漿與催化耦合的方法具有高效降解揮發性有機化合物的潛力，本項目擬針對這一過程開展機理探索和系統最佳化研究。項目將首先深入探索低溫電漿與催化耦合降解揮發性有機化合物的協同機理。針對內催化耦合方式重點研究電漿與催化劑之間的相互作用，針對後催化耦合方式重點研究長壽命基團在催化劑作用下的演變方式及物理化學反應機理。在此基礎上，項目將針對多種結構複雜組分揮發性有機化合物的降解過程開展參數實驗研究，以高降解率、高反應選擇性、高能量利用效率為目標獲得系統最佳化途徑。項目最後將針對內催化-後催化聯合形式開展降解揮發性有機化合物探索性研究。項目研究成果將使我們獲得低溫電漿耦合催化降解氣態污染物的新知識，為電漿和催化劑選擇及最佳化匹配提供依據，為低溫電漿耦合催化降解揮發性有機化合物的實際套用提供指導。

結題摘要

揮發性有機化合物是一類重要的氣體污染物，低溫電漿與催化耦合是一種先進的處理方法。本項目圍繞低溫電漿耦合催化降解揮發性有機化合物開展基礎研究，深入探索後催化、內催化和內催化-後催化聯合等三種耦合形式下的降解機理，並探索其性能最佳化途徑。項目搭建了電漿催化反應系統以及反應產物和活性物種線上檢測平台，製備了二氧化錳、鈷-鈰二元金屬氧化物以及石墨烯基氧化物等催化劑。針對後催化過程，通過電漿放電參數檢測、發射光譜診斷、長壽命基團線上測量和降解產物分析，重點研究長壽命基團在催化劑作用下的演變機理，獲得了後催化耦合形式下的揮發性有機化合物降解機理；針對內催化過程，探明了電漿空間內的催化劑表面反應和氣相反應路徑，獲得了電漿與催化的協同作用機理；針對內催化和後催化耦合過程，探明了電漿放電區域活性物種的分布規律，揭示了長壽命和短壽命基團在催化劑作用下的轉化機制。研究了電漿放電工況、氣體流量、催化劑形貌等參數對電漿耦合催化降解揮發性有機化合物降解效率、能量效率、產物選擇性和穩定性的影響，獲得了系統參數最佳化途徑。項目對太陽能耦合電漿後催化提升系統經濟性進行了探索。研究成果為低溫電漿耦合催化降解揮發性有機化合物性能最佳化提供了理論指導，顯著提高了電漿催化過程的降解效率、能量效率、穩定性以及經濟性，有實際套用潛力。項目全面完成了既定目標，研究成果發表SCI論文11篇（項目負責人為第一作者或通訊作者），其中SCI論文10篇，申請發明專利2項，授權發明專利1項。項目負責人作國際會議邀請報告2次，參加人員作國際會議口頭報告2次。培養博士研究生3人，碩士研究生9人，3人獲國家獎學金。項目負責人在項目執行期間獲國家優秀青年基金資助，受聘教育部青年長江學者，入選國家萬人計畫青年拔尖人才和浙江省有突出貢獻青年科技人才。