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学术报道

我校环境学院“污染物环境行为与污染控制”团队在过硫酸盐促进光催化能力方面取得进展

光催化技术是一种绿色环保的技术,但是其电子-空穴易复合、产生活性自由基寿命较短、反应速率较慢等问题制约了其发展。过硫酸盐能够利用半导体光催化反应中导带中自由电子,被活化成为硫酸根自由基(SO4·-),不仅可以增强光催化反应电子-空穴分离效率,同时可协同羟基自由基(HO·)、超氧自由基等提高污染物的去除能力。因此,有必要开展高效的过硫酸盐强化光催化材料的设计与应用研究。

近日,为了改善Co3O4/Bi2O2CO3光催化性能,我校环境学院污染物环境行为与污染控制团队构建了一种光催化剂Co3O4/g-C3N4/Bi2O2CO3/模拟太阳光/过硫酸盐系统(BCCN/Light/PS),并用于水中新污染物-碘代X射线造影剂碘海醇(IOH)的去除。其中g-C3N4的加入可以使得光催化和过硫酸盐活化两种高级氧化技术协同降解IOH。通过密度泛函理论计算、莫特肖特基曲线和紫外漫反射的手段确定材料能带结构和电子转移方向,g-C3N4的CB带在-1.05 V。较低的导带使得三相材料能够产生O2·-,弥补了Co3O4/Bi2O2CO3无法产生O2·-的缺点。同时,g-C3N4的CB能够为PS活化提供电子,产生SO4·-,从而加速IOH的去除。通过活性自由基捕获实验和电子顺磁共振技术测定体系活性物种,O2·-1O2为主要活性物种,SO4·-在其中担任着促进1O2产生的重要作用。20 mg/L IOH在BCCN/Light/PS系统中,60 min降解率为94%。液相质谱和量子化学计算推测IOH的降解路径,IOH最终被分解为开环的小分子物质。因此,BCCN/Light/PS的设计策略和活性物种的精准表征可以为促进光催化降解能力提供新的方法。

上述成果近日发表于环境领域国际顶级期刊《Applied Catalysis B: Environmental》(IF=16.683)。环境学院2018级硕士研究生向伟铭为论文第一作者,杨绍贵教授和何欢教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(21777067、51908293)、江苏省重点研究和发展计划(BE2019679),江苏省六大人才高峰计划(JNHB-105),水体污染控制与治理科技重大专项课题(2017ZX07202004)的资助。

  • 更新时间

    2021年01月05日 13:53

  • 阅读量

  • 供稿

    环境学院

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