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环境化学与技术研究室

作者:    信息来源:    发布时间: 2021-03-18

环境化学与技术研究室自1989年组建以来,充分利用我校化工学科的基础和优势,针对环境领域热点和难点问题开展环境化学相关基础理论及应用研究。研究室现有教授4人、副教授4人,讲师3人。承担国家自然科学基金重点和面上项目、国家重大基础研究计划(973)、国家重大专项等40余项国家级科研项目。获得国家自然科学奖和技术发明奖各1项、省部级科技奖6项。近五年发表SCI论文二百余篇,获授权专利30余件,其中美国专利3件。主要研究方向:(1) 污染控制化学技术, 包括高级氧化技术等;(2) 环境功能材料与应用技术;(3) 环境分析化学与技术;(4) 废水生化处理的强化技术。

现承担的国家级科研项目16项,包括:国家自然科学基金重大项目课题“水中典型污染物去除的多技术耦合联用、协同原理及安全性评价”、国家自然科学基金重点项目“基于金属单原子/原子簇分散多孔碳电极的电Fenton过程及强化机理”、国家自然科学基金优秀青年基金项目“功能核酸传感器及其环境应用研究”、国家重点研发计划课题“高含固有机固废高效制备生物燃气有机物的微生物强化降解机理研究”等。

The laboratory has been pursuing active research in environmental chemistry and technology. There are four professors, four associate professors and three lecturers in this laboratory. It carried out over forty research projects, including key projects and general projects funded by National Natural Foundation of China, projects funded by National Basic Research Program of China, and National Science and Technology Major Project of the Ministry of Science and Technology of China. More than 200 SCI indexed papers, have been published and over 30 patents have been authorized including 3 USA patents. Main research fields include: (1) Chemical technology for pollution control; (2) Functional materials for environmental application; (3) Environmental analytical chemistry and technology; (4) Promotion of biochemical treatment of wastewater by means of chemical approaches.

代表性成果

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—— 微纳米光电催化材料设计及其污染物去除性能

为提高光催化、电催化技术能量效率,推动其在水处理中的实际应用,以提高氧化性物种的产率、选择性,降低能耗为研究目标,发展了基于“光子晶体”和“异质结” 的光催化材料,提出择优暴露活性晶面、构建Z体系、掺杂金刚石电极、碳化MOF获得多孔碳等提高纳米材料性能的方法,实现了H2O2、·OH等活性物种产率提高1-2个数量级,可快速矿化全氟辛酸等难降解污染物。





—— 多功能碳分离膜制备及水处理性能

针对有机分离膜和无机陶瓷膜通量低、选择性差、易污染的问题,建立了多种碳分离膜制备方法,制备出基于碳纳米管、石墨烯、碳纤维的板式膜和中空纤维膜并制成膜组件。该膜具有良好的导电性、可调控的润湿性,相对市售商品膜,纯水通量提高数倍至数百倍。提出电化学耦合膜分离新工艺,发现外加电场可调控碳分离膜的润湿性、渗透性、选择性,进而显著改善抗膜污染性能。实验验证耦合工艺具有分离、分解污染物,灭菌等多重功能,可有效改善地表水处理、污水深度处理、脱盐、油水分离等方面的性能。




—— 废水生物处理的强化技术

利用零价铁与厌氧的耦合效应,提高污水处理效率及厌氧产甲烷效率。通过调控生物载体表面性质,研发生物亲和性及特定功能型悬浮载体, 解决了传统载体挂膜效果差、启动慢、效率低等难题。相关技术应用于多项废水及污泥处理工程。获中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖,获美国专利授权2项。




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——环境污染物的传感检测技术

利用纳米材料优良的光学、电学性质和适配体、分子印迹材料等特异性识别能力,提出增强电子传导能力、催化能力,降低检测背景噪音的新方法和原理。开展以功能核酸为核心的化学与生物传感研究工作,在生物分析、信号放大、生物分子的设计与界面组装和功能器件的构建等领域取得重要成果,实现若干环境污染物、疾病标志物和致病菌的高灵敏、廉价、快速和实时检测。




代表论文

1.Liu, Y. M.; Quan, X.; Fan, X. F.; Wang, H.; Chen, S. High-yield electrosynthesis of hydrogen peroxide from oxygen reduction by hierarchically porous carbon, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 6837−6841.

2.Liu, Y. M.; Zhang, Y. J.; Chen, K; Quan, X; et al. Selective electrochemical reduction of CO2 to ethanol on B and N codoped nanodiamond, Angew. Chem. Int. Ed.  2017, 56,15607−15611.

3.Liu, M.; Zhang, Q.; Kannan, B.; et al. Self-assembled functional DNA superstructures as high-density and versatile recognition elements for printed paper sensors. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 12440–12443.

4.Liu, M.; Yin, Q.; Chang, Y. Y.; et al. In vitro selection of circular DNA aptamers for biosensing applications, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 8013−8017.

5.Liu, Y. M.; Chen, S.; Quan, X.; Yu, H. T. Efficient electrochemical reduction of carbon dioxide to acetate on nitrogen-doped nanodiamond, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 11631−11636.

6.Wei, G. L.; Quan, X; Chen, S.; Yu, H. T. Super-permeable atomic-thin graphene membranes with high selectivity, ACS Nano, 2017, 11, 1920−1926.

7.Zhao, Z. Q.; Li, Y.; Quan, X.; Zhang, Y. B. Towards engineering application: Potential mechanism for enhancing anaerobic digestion of complex organic waste with different types of conductive materials. Water Res. 2017, 115, 266−277.

8.Wang, M.W.; Zhao, Z.Q.; Zhang, Y.B. Disposal of Fenton sludge with anaerobic digestion and the roles of humic acids involved in Fenton sludge. Water Res. 2019, 163, 114900.

9.Gan, X. R.; Zhao, H. M.; Chen, S.; Yu, H. T., Quan, X. Three-dimensional porous HxTiS2 nanosheet-polyaniline nanocomposite electrodes for directly detecting trace Cu (II) ions. Anal. Chem. 2015, 87(11), 5605−5613.

10.Fan, X. F.; Liu, Y. M.; Wang, X. C.; Quan, X.; Chen, S. Improvement of antifouling and antimicrobial abilities on silver–carbon nanotube based membranes under electrochemical assistance. Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 5292−5300.


 

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