在這項工作中，在一系列石墨烯-CdS (rGO(x)/CdS) 納米復合材料的水溶液中進行等離子體輔助催化降解雙酚A (BPA)。提出了一種脈沖氣液混合放電（PHD）來誘導 rGO(x)/CdS納米復合材料的“偽光催化”效應，并促進⋅OH自由基的形成。與純CdS相比，rGO(x)/CdS納米復合材料具有更窄的帶隙、更合適的導帶位置和更高的電子-空穴 (e
--h
+) 對分離率，這導致了在等離子體-輔助催化過程中具有更高的BPA降解性能。在rGO(5)/CdS上進行60分鐘的等離子體輔助催化降解后，獲得了87.58%的最高降解效率和4.22 mg/kJ的能量效率，比單個PHD系統(tǒng)高20.05%和0.97 mg/kJ。還值得注意的是，rGO可以對CdS提供完美的保護，減少光腐蝕并提高rGO(5)/CdS納米復合材料的穩(wěn)定性，在氣液等離子體環(huán)境下Cd
2+的浸出率從3.32%大幅降低到0.96%。根據反應物種的功能分析、有機中間體的鑒定、理論密度泛函理論（DFT）計算、以及定量構效關系（QASR）分析，提出了BPA及其分解中間體在等離子體輔助催化過程中可能的協(xié)同降解機理和毒理學評價。這項工作中提出的將 PHD 與 rGO(x)/CdS 納米復合材料相結合的策略有望為有機廢水處理的工業(yè)應用提供一種可行且有潛力的技術。
Figure 1. 等離子體輔助催化實驗系統(tǒng)。
Figure 2. (A) GO、(B) CdS、(C) rGO(5)/CdS 的SEM圖像。(D) rGO(5)/CdS 的(D) TEM、(E) SAED圖案和 (F) EDX光譜。
Figure 3. (A) BPA降解效率曲線，(B) BPA降解動力學曲線，(C) TOC和COD
Cr在不同反應體系下的去除效率，(D) BPA溶液處理60分鐘后的三維熒光光譜。
Figure 4. (A) BPA能效曲線，(B) 能效與其他競爭性 BPA 降解技術的比較
Figure 5. (A) NO
x-濃度，(B) 電導率和pH，(C)⋅OH濃度，(D) H
2O
2濃度，(E) 空氣放電中，PHD中的O
3濃度和等離子體輔助催化系統(tǒng)的變化。
Figure 6. 在 (A) PHD 系統(tǒng)、(B) 等離子體輔助催化系統(tǒng)中，在rGO(5)/CdS納米復合材料上，不同清除劑的 BPA 降解效率
相關研究成果于2021年由大連理工大學Nan Jiang課題組，發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128627）上。原文：Plasma-assisted catalysis decomposition of BPA over graphene-CdS nanocomposites in pulsed gas-liquid hybrid discharge: Photocorrosion inhibition and synergistic mechanism analysis。
姜楠博士，大連理工大學電氣工程學院副教授，博士生導師，中國科協(xié)“青年人才托舉工程”、遼寧省“百千萬人才工程”、大連市“青年科技之星”和大連理工大學“星海優(yōu)青”人才培育計劃入選者，國家科技專家?guī)煸趲鞂＜?。長期從事大氣壓放電等離子體的基礎理論和應用技術研究，在等離子體產生方法、等離子體特性研究、等離子體光譜診斷、污染物降解處理等方面取得了一些學術成果。近年來，以項目負責人身份承擔了國家自然科學基金2項，中國博士后科學基金特別資助項目1項，中國博士后科學基金面上項目一等1項，參與國家自然科學基金4項。已發(fā)表SCI、EI論文70篇，申請和授權國家發(fā)明專利5項。以第一/通訊作者在Applied Catalysis B: Environmental、Environmental Science & Technology、Journal of Hazarddous Material、Chemical Engineering Journal、Plasma Sources Science and Technology等國際頂級SCI期刊上發(fā)表論文29篇，單篇最高影響因子14.2，累積影響因子超過150。3篇論文入選了ESI高引論文（top 1%），6篇論文入選ESI top 10%論文。多次受邀在本領域國際、國內系列學術會議作特邀報告。獲遼寧省自然科學優(yōu)秀成果二等獎及大連市自然科學優(yōu)秀成果一、二等獎。
在電氣工程及環(huán)境工程學位點招收碩士研究生、博士研究生，歡迎相關專業(yè)考生報考，聯系郵箱：jiangnan@dlut.edu.cn
主持和參與主要項目
1. 國家自然科學基金面上項目，51877028，磁場輔助增強納秒脈沖流光放電等離子體物理化學活性及降解VOCs的應用研究，2019-01至2022-12，63萬元，在研，主持；
2. 國家自然科學基金面上項目，21876070，基于提高OH生成的石墨烯-金屬氧
化物復合催化低溫等離子體機制及其高效降解POPs的應用研究，2019-01至2022-12，60萬元，在研，參加；
3. 大連市高層次人才創(chuàng)新項目，2018RQ28，大氣壓放電等離子體高效脫除揮發(fā)性有機廢氣的關鍵技術和裝置，2019-01至2020-12，10萬元，在研，主持；
4. 電力設備電氣絕緣國家重點實驗室（西安交通大學）開放課題，EIPE18201，高活性脈沖流光放電降解VOCs的機理研究，2018-04至2019-12，8萬元，已結題，主持；
5. 國家自然科學基金委員會，青年項目，51607023，液相高壓脈沖放電低品位菱鎂礦的解離及界面特性演變行為研究，2017-01至2019-12，20萬元，已結題，參加；
6. 中國博士后科學基金會，特別資助項目，2016T90221，納秒脈沖電暈放電等離子體脫除揮發(fā)性有機廢氣關鍵技術，2016-08至2018-04，15萬元，已結題，主持；
7. 國家自然科學基金委員會，青年項目，51507026，雙極性脈沖/負直流雙源耦合激勵滑動型沿面放電等離子體及其脫除VOCs的研究，2016-01至2018-12，22萬元，已結題，主持；
8. 中國博士后科學基金會，面上資助項目，2015M580223，雙源聯合驅動增強沿面放電等離子體物理化學活性的研究，2016-01至2018-04，8萬元，已結題，主持
9. 企事業(yè)項目，電暈等離子體（脫硫）氧化技術中試研究，2016-01至2017-12，77.3萬元，已結題，參加；
10. 國家自然科學基金委員會，面上項目，51477025，大氣壓馬爾特效應增強脈沖放電等離子體物理與化學活性及其脫除揮發(fā)性有機廢氣應用，2015-01至2018-12，86萬元，已結題，參加；
11. 企事業(yè)項目，低溫等離子體研究平臺設計及石化廢氣治理實驗裝置研發(fā)，2015-01至2016-06，165萬元，已結題，參加；
12. 企事業(yè)項目，薄膜持液層冷模試驗研究，2014-09至2014-11，19.3萬元，已結題，參加；
13. 國家自然科學基金委員會，面上項目，51177007，沿面與填充床復合脈沖放電方法及協(xié)同催化處理揮發(fā)性有機廢氣的研究，2012-01至2015-12，65萬元，已結題，參加。
第一或通訊作者代表性成果
[1] Nan Jiang*, Lianjie Guo, Cheng Qiu, Ying Zhang, Kefeng Shang, Na Lu, Jie Li, Yan Wu, Reactive species distribution characteristics and toluene destruction in the three-electrode DBD reactor energized by different pulsed modes, Chemical Engineering Journal, 2018, 350: 1
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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