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科技成果    

我院郭凱教授團(tuán)隊在Applied Catalysis B: Environmental報道微流場聲光反應(yīng)技術(shù)研究新進(jìn)展
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長江流域抗生素濃度偏高,水生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重威脅。相關(guān)調(diào)查顯示,長三角約40%孕婦尿液中檢出抗生素,近80%兒童尿液中檢出獸用抗生素。習(xí)近平總書記提出“要把修復(fù)長江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置”,長江流域生態(tài)環(huán)境的修復(fù)和治理,尤其是抗生素的降解消除,已成為重要研究領(lǐng)域。

光降解抗生素過程存在兩大主要技術(shù)難點:一是催化劑活性-穩(wěn)定性權(quán)衡問題;二是光催化降解過程傳質(zhì)換熱問題。通過深入剖析上述兩大技術(shù)難點,郭凱教授團(tuán)首次將微流場聲光反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于光催化抗生素降解過程,通過微流場技術(shù)、超聲技術(shù)與光化學(xué)三者間的耦合,強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱過程,提升反應(yīng)效率;促進(jìn)光照均勻分布,提高反應(yīng)穩(wěn)定性;有效調(diào)控聲空化過程,強(qiáng)化催化劑表面清洗更新。相較于傳統(tǒng)微反應(yīng)技術(shù)(0.149 min-1),微流場聲光反應(yīng)技術(shù)(1.07 min-1)可提升反應(yīng)速率7.2倍;相較于釜式反應(yīng)技術(shù)(0.0356 min-1),微流場聲光反應(yīng)器中的反應(yīng)速率提升30倍。同時,研究團(tuán)隊通過調(diào)節(jié)催化劑形貌,設(shè)計開發(fā)了新型p-n型異質(zhì)結(jié)催化劑,促進(jìn)光催化劑內(nèi)生電場的形成,使得光催化抗生素降解活性提升2.33倍,光催化析氫性能提升2.6倍。

研究院院長郭凱教授團(tuán)隊自2010年起從事微化工技術(shù)理論基礎(chǔ)及工業(yè)應(yīng)用的研究工作,具備反應(yīng)機(jī)制分析、過程流場模擬、核心結(jié)構(gòu)設(shè)計、專屬裝備制造、規(guī)模工程轉(zhuǎn)化等全鏈段的技術(shù)開發(fā)能力,已實現(xiàn)多個精細(xì)化學(xué)品和原料藥的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。作為郭凱教授團(tuán)隊微流場與外力場耦合工作的重要進(jìn)展,上述研究:“Controllable morphology  CoFe2O4/g-C3N4 p-n heterojunction photocatalysts with built-in electric field enhance photocatalytic performance”發(fā)表于:Applied Catalysis B: Environmental(CiteScore=30.20, IF=19.5)郭凱教授為通訊作者,何偉教授為第一作者。

全文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121107


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