多氯代联苯醚水环境光化学降解机理的量子化学研究开题报告

 2024-07-16 22:39:36

1. 本选题研究的目的及意义

多氯代联苯醚(Polychlorinateddiphenylethers,PCDEs)作为一种持久性有机污染物,因其具有致癌性、致畸性和神经毒性等特点,已成为全球性的环境问题。

PCDEs在环境中难以降解,可通过大气、水体和土壤等途径进行长距离迁移,最终通过食物链进入人体,对人类健康构成严重威胁。

因此,开展对PCDEs降解机理的研究,寻找高效、环保的去除方法,具有重要的现实意义。

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2. 本选题国内外研究状况综述

PCDEs的光化学降解作为一种环境友好的处理技术,近年来受到了国内外学者的广泛关注。

以下将分别从国内外研究现状进行综述。


国内研究现状:国内学者在PCDEs的光化学降解方面开展了一系列研究,主要集中在光催化降解方面。

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题研究的主要内容包括以下几个方面:
1.PCDEs分子结构和性质的量子化学计算:利用密度泛函理论(DFT)等方法,对不同氯代位置和数量的PCDEs分子进行几何结构优化、频率计算和能量计算,获得其键长、键角、振动频率、电子结构、前线分子轨道等信息。

分析氯代程度和位置对PCDEs分子结构、电子结构和光谱性质的影响,以及它们与光化学反应活性之间的关系。


2.PCDEs光解机理的量子化学研究:基于优化后的PCDEs分子结构,利用量子化学计算方法,研究PCDEs在水环境中可能发生的直接光解和间接光解路径。

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4. 研究的方法与步骤

本研究将采用量子化学计算方法,结合理论计算和实验数据,系统地研究PCDEs在水环境中的光化学降解机理。


1.理论计算:
采用Gaussian等量子化学软件包,选择合适的密度泛函理论(DFT)方法和基组,对不同氯代PCDEs分子进行几何结构优化、频率计算和能量计算。

基于优化后的分子结构,计算PCDEs分子的激发态能级、跃迁性质和吸收光谱,分析其光化学活性。

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5. 研究的创新点

本研究将在以下几个方面进行创新:
1.系统研究不同氯代PCDEs的光化学降解机理:以往研究多集中于少数几种PCDEs的光解,本研究将系统研究不同氯代程度和位置对PCDEs光解机理的影响,揭示其构效关系。


2.结合直接光解和间接光解,全面解析PCDEs的光化学降解过程:以往研究多侧重于某一特定光解途径,本研究将结合直接光解和间接光解,全面解析PCDEs在水环境中的光化学降解过程,并比较不同光解途径的贡献。


3.深入研究溶剂效应对PCDEs光化学降解的影响:以往研究较少考虑溶剂效应,本研究将采用合适的溶剂化模型,深入研究水溶液环境对PCDEs光化学降解的影响机制,为更准确地预测PCDEs的环境行为提供理论依据。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

[1] 赵晓丽, 张彭, 孙铁珩, 等. 多氯联苯的环境归趋及降解研究进展[J]. 环境科学学报, 2018, 38(12): 4969-4981.

[2] 郭栋, 张倩, 王金花, 等. 多氯联苯醚(PBDEs)的污染、毒性及降解研究进展[J]. 环境化学, 2015, 34(2): 221-234.

[3] 傅江, 朱丽, 黄清辉, 等. 多溴醚和多氯联苯醚的降解技术研究进展[J]. 环境污染与防治, 2021, 43(5): 660-668.

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