1、高等學校科學研究優秀成果獎（科學技術）項目公示內容申報類型【】自然科學獎【】自然獎直報類項目名稱活性自由基高效產生方法及去除水中有害有機污染物機理的研究推薦單位南京大學項目簡介本項目屬于環境科學與技術領域的基礎研究針對我國日趨嚴峻水環境復合污染問題與水污染控制社會需求，本項目系統研究了水中典型有害有機污染物的高級氧化（AOP）去除技術，采用了納米材料可見光光催化、納米材料類-Fenton反應、微波誘導無極燈/催化等方法高效降解水中有害有機物，探索了水環境中PBDEs、內分泌干擾物、染料等的降解機理；并優化各反應條件，以實現高效、環境友好型去除有害有機污染物方法。本項目成果為水環境中有害有機物去

2、除研究提供了新思路、新方法，為受污染水環境的修復技術的發展應用提供理論基礎和科學依據。主要取得如下科學發現：1.水中染料類污染物降解的高效可見光催化去除及機理基于可見光光催化材料NaBiO3、Ag3VO4/g-C3N4、Ag/AgVO3/C3N4建立了染料類污染物的可見光光催化的高效處理技術，揭示了染料的去除機理，為環境中有機污染物的去除提供了新的途徑。基于材料結構信息和理論計算，明確了Ag3VO4/g-C3N4和Ag/AgVO3/C3N4的可見光催化活性增強機理：Ag3VO4和g-C3N4特優的配對的價帶和導帶邊電位加快了Ag3VO4/g-C3N4的光生電子-空穴對的分離；Ag納米粒子的等離

3、子共振效應顯著增強了Ag/AgVO3/C3N4對可見光的吸收，C3N4促進污染物分子的吸附和提高了一維-AgVO3納米帶和C3N4之間的光生載流子轉移速率。構建了鉍銀復合氧化物BSO直接氧化與鉍酸鈉催化氧化聯合技術，從染料降解反應的氧化降解機理、功能材料作用機理等角度認識染料的降解與材料的作用過程，闡明了該技術的處理難降解污染物的優勢所在。2.水環境中新型污染物的納米類Fenton降解與機理將正八面體構型的Fe3O4納米晶體負載于MWCNTs上，形成的磁性Fe3O4/MWNTs，建立了水中環境激素甲基睪酮的Fe3O4/MWNTs-H2O2處理方法，從而集吸附富集-催化降解-催化劑回收-重復利用

4、于一體。制備出包覆均勻、顆粒分散、性能穩定的核殼型納米Fe/Ag雙金屬顆粒，并成功應用于TBBPA的徹底還原降解；利用溶液中殘留的還原劑與加入的H2O2形成了類Fenton試劑，對TBBPA的脫溴產物 BPA徹底降解，創新性地構建了還原-類Fenton反應兩步法（T-SRO）。該處理法體現了快速徹底、綠色高效，對難降解有毒污染物去除具有良好的應用前景。3.水環境中染料的微波強化去除與機理研發了基于微波的染料廢水處理技術：微波無電極燈-納米Bi2WO6光催化降解污染物的研究發現：RhB的反應速率常數明顯高于文獻報道值，O2和H2O2存在可有效提高RhB的降解效率和礦化性能；微波誘導納米NiO2催

5、化反應快速去除有機污染物：100mg/L結晶紫在5min內去除率達到97%，TOC去除率為81%；通過Matlab編程計算出四種催化劑MnFe2O4-SiC、MnFe2O4-TiO2、MnFe2O4和MnFe2O4-diatomite的微波吸收性能，明確了不同載體對催化劑MnFe2O4的微波吸收能力和催化活性的影響機制；綜合降解過程、表征方法以及計算機模擬結果，提出了催化劑在微波作用下對典型偶氮染料等污染物質進行快速降解的作用機制。該法不需催化劑、降解效率高，微波輻射能有效促進雙氧水分解生成羥基自由基，顯示了環境友好特點。本成果發表了10篇代表性論文，其SCI他引980次，其中2篇為環境工程領

6、域ESI高被引論文。根據完成單位及完成人數量自行增加本頁表格主要完成單位情況表單位名稱：南京大學對本項目的貢獻：負責研究項目的總體實施的實驗條件的支持，課題組屬于污染控制與資源化國家重點實驗室。南京大學對水體中有害有機污染物的去除方法的設計與構建、去除方法以的作用機制和水環境中典型有害有機污染物的去除機理等工作的開展提供實驗條件和研究經費等方面的大力支持。主要完成人情況表姓名：孫成排名：1技術職稱：教授工作單位：南京大學完成單位：南京大學曾獲科技獎勵情況：長江江蘇段環境有毒污染物來源探查及控制技術研究，國家環境保護部科技進步二等獎(2009年, 排名第三)；我國流域水環境基準技術方法體系，國家

7、環境保護部環境保護科學技術獎一等獎（2014年，排名第三）。本人對本項目的主要學術貢獻：本項目的負責人，負責項目的提出、組織實施和學術指導。負責完成了本項目中Ag3VO4/g-C3N4和Ag/AgVO3/C3N4功能材料的構建，研究發現C3N4的比例對在光催化活性有較大影響，Ag3VO4/g-C3N4存在最佳比例，明確了Ag/AgVO3/C3N4表面等離子復合光催化劑活性提高的原因；建立了鉍酸鈉的鉍銀氧化物直接氧化-鉍酸鈉可見光催化技術；在改性的MWCNTs表面設計出規則的正八面體構型的磁性Fe3O4納米晶體，獲得非均相Fenton催化劑。對發現點1和2做出了創造性貢獻，是代表論文1、2、3、

8、5和9的通訊作者。主要完成人情況表姓名：楊紹貴排名：2技術職稱：教授工作單位：南京師范大學完成單位：南京大學曾獲科技獎勵情況：河湖水體典型污染物的生態風險及去除機制, 教育部自然科學二等獎(2012年，排名第三)；我國流域水環境基準技術方法體系，國家環境保護部環境保護科學技術獎一等獎（2014年，排名第七）本人對本項目的主要學術貢獻：設計與構建了核-殼結構和高效還原能力納米Fe-Ag雙金屬材料，闡明了殼層金屬Ag和超聲波在降解過程中促進效應；建立了納米Fe-Ag還原脫溴-類Fenton氧化兩步連續處理方法，實現了對難氧化物質TBBPA的快速、徹底降解；建立了典型有害有機污染物的微波無電極燈-B

9、i2WO6可見光光催化技術和MW/H2O2技術；探明了四種催化劑（MnFe2O4-SiC、MnFe2O4-TiO2、MnFe2O4和MnFe2O4-diatomite）的微波吸收性能及其在微波條件下的作用機理。對發現點2和3做出了創造性貢獻，是代表論文3、6、7、8和10的通訊作者。主要完成人情況表姓名：何歡排名：3技術職稱：教授工作單位：南京師范大學完成單位：南京大學曾獲科技獎勵情況：無本人對本項目的主要學術貢獻：負責建立了典型有害有機污染物的微波誘導NiOx催化反應體系，研究了NiOx催化劑在微波作用下活性物種(如羥基自由基和活性氧)的產生機制，闡明了NiOx與微波的作用機理；鑒定了有害有

10、機污染物結晶紫的降解中間產物，研究其降解途徑和機理。對發現點3做出了貢獻。主要完成人情況表姓名：王少莽排名：4技術職稱：講師工作單位：常州大學完成單位：南京大學曾獲科技獎勵情況：無本人對本項目的主要學術貢獻：完成人為南京大學2012級博士研究生，在攻讀博士學位期間，負責制備了新型高效可見光催劑g-C3N4/Ag3VO4，研究了C3N4/Ag3VO4了的作用機理，并揭示了水中堿性品紅可見光催化降解機理。對發現點1做出了貢獻。主要完成人情況表姓名：羅斯排名：5技術職稱：副教授工作單位：湖南農業大學完成單位：南京大學曾獲科技獎勵情況：無本人對本項目的主要學術貢獻：完成人為南京大學08級博士研究生，在

11、攻讀博士學位期間，負責研究了納米Fe-Ag雙金屬顆粒對TBBPA進行催化還原的路徑與機理；鑒定了TBBPA在納米Fe-Ag-類Fenton氧化兩步法處理中各階段的降解產物，并通過毒理實驗驗證了兩步處理法在降解含鹵素有機污染物方面的可行性與有效性。對發現點2做出了貢獻。主要完成人情況表姓名：胡曉斌排名：6技術職稱：副教授工作單位：湖州師范學院完成單位：南京大學曾獲科技獎勵情況：無本人對本項目的主要學術貢獻：完成人為南京大學09級博士研究生，在攻讀博士學位期間，負責研究了在Fe3O4/MWCNTs-H2O2體系中甲基睪酮的降解，發現了非均相Fenton反應是甲基睪酮降解的主要路徑，而由催化劑的鐵流

12、失導致的溶液中均相Fenton反應是MT降解的次要路徑；明確了OH與甲基睪酮分子首先發生加成和抽氫反應的點位。對發現點2做出了貢獻。主要完成人情況表姓名：趙偉排名：7技術職稱：講師工作單位：淮陰師范學院完成單位：南京大學曾獲科技獎勵情況：無本人對本項目的主要學術貢獻：完成人為南京大學2014級博士研究生，在攻讀博士學位期間，成功合成Ag/AgVO3/C3N4表面等離子體復合光催化劑，利用其光催化降解染料廢水，并揭示了染料的降解機理，為環境中有機污染物的去除提供了新的途徑。對發現點1做出了貢獻。序號論文、專著名稱/刊名/作者年卷頁碼(xx年xx卷xx頁)發表時間(xx年xx月xx日)通訊作者/第

13、一作者(中文名)1Synthesis and characterization of g-C3N4/Ag3VO4 composites with significantly enhanced visible-light photocatalytic activity for triphenylmethane dye degradation. Applied Catalysis B-Environmental. Wang SM(王少莽), Li DL, Sun C(孫成), Yang SG, Guan Y, He H2014,144: 885-8922014.1孫成/王少莽2Degradatio

14、n of organic dyes via bismuth silver oxide initiated direct oxidation coupled with sodium bismuthate based visible light photocatalysis. Environmental Science & Technology. Yu K(喻愷), Yang SG, Liu C, Chen HZ, Li H, Sun C(孫成), Boyd SA.2012, 46 (13), 731873262012.5孫成/喻愷3Visible light-Driven Photocataly

15、tic Degradation of Rhodamine B over NaBiO3: Pathways and Mechanism. TheJournalofPhysicalChemistryA.Yu K(喻愷), Yang SG(楊紹貴), He H, Sun C, Gu CG, Ju YM.2009, 113 (37) 10024-100322009.8楊紹貴/喻愷4A Novel Ternary PlasmonicPhotocatalyst: ultrathin g-C3N4 Nanosheet Hybrid of Ag/AgVO3 Nanoribbons with Enhanced

16、Visible-Light Photocatalyteic Performance. Applied Catalysis B-Environmental. Zhao W(趙偉), Guo Y, Wang SM, He H, Sun Cheng(孫成)，Yang SG. 2015,165:335-3432015.4孫成/趙偉5Adsorption and heterogeneous Fenton degradation of 17-methyltestosterone on nano Fe3O4/MWCNTs in aqueous solution. Applied Catalysis B-En

17、vironmental. Hu XB(胡曉斌), Liu BZ, Deng YH, Chen HZ, Luo S, Sun C(孫成), Yang P, Yang SG.2011, 107(3-4) 274-2832011.9孫成/胡曉斌6Reductive Degradation of Tetrabromobisphenol A over Iron-Silver Bimetallic Nanoparticles under Ultrasound Radiation. Chemosphere. Luo S(羅斯), YangSG(楊紹貴), Wang XD, Sun C.2010, 79,67

18、2-6782010.楊紹貴/羅斯7Feasibility of a Two-stage Reduction/Subsequent Oxidation for Treating Tetrabromobisphenol A in Aqueous Solutions. Water Research. Luo S(羅斯), Yang SG(楊紹貴), Sun C, Wang XD.2011, 45(4),1519-15282011.2楊紹貴/羅斯8Photocatalytic Degradation of Rhodamine B by Bi2WO6 with Electron Accepting Agent under Microwave Irradiation: Mechanism and Pathway. Journal of Hazardous Materials. He Z(何忠), Sun C, Yang SG(楊紹貴), Ding YC, He H.2009,162,1477-14862009.3楊紹貴/何忠9Microwave induced catalytic degradation of crystal violet in nano-nickel dioxide suspensions.Journal of Hazardous Materials.He H