通过生物炭支持的单原子催化剂对具有优越芬顿活性的有机微污染物的选择性电友性攻击
Chen Liu1, Xinxia He1, Jinglu Li1
1Key Laboratory of Reservoir Aquatic Environment, Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, China; Chongqing School, University of Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, China.
Journal of colloid and interface science
|November 30, 2023
概括
一种新型的单原子催化剂通过激活多氧硫酸盐 (PMS) 来降解有机微污染物 (OMs) 来有效净化废水. 这种先进的氧化过程迅速去除污染物,为清洁水的挑战提供了一个有希望的解决方案.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 催化剂是一种催化剂.
- 水处理 处理水的方法
背景情况:
- 全球淡水短缺和清洁水不足需要先进的废水净化技术.
- 芬顿式化学在废水处理方面表现有前途,但在有效降解有机微污染物 (OMs) 方面面临挑战.
- 开发高效的催化剂以快速降解OMs对于有效的净化水是至关重要的.
研究的目的:
- 开发一种新的系统,用于高效降解有机微污染物 (OMs),使用类似芬顿化学的化学方法.
- 为了研究一个单原子催化剂的催化性能,激活过氧化硫酸盐 (PMS).
- 阐明降解机制,并评估开发系统对环境的影响.
主要方法:
- 使用单原子催化剂 (SA-Co-NBC-0.2) 激活过氧硫酸盐 (PMS) 的新系统的构建.
- 使用模型有机微污染物的催化性能评估,Iohexol (IOH).
- 理论计算 (密度函数理论) 以了解催化剂和PMS之间的相互作用.
- 在IOH上使用电友性值识别降解点.
- 环境评估的16S核糖体RNA高通量测序和定量结构-活性关系分析.
主要成果:
- 最佳系统 (SA-Co-NBC-0.2/PMS) 在10分钟内实现了近100%的IOhexol (IOH) 衰变,观察到的高速率常数为0.444分钟-1.
- 该系统有效地产生单片氧 (1O2),这是OMs降解的关键反应物种.
- 理论计算显示,Co-N4位点优先吸附PMS,促进O2的产生.
- 在IOH上特定的原子根据电友值被确定为主要攻击点.
- 环境评估表明催化剂的良性性质和IOH降解期间的生态风险下降.
结论:
- 该SA-Co-NBC-0.2/PMS系统展示了前所未有的催化性能,用于快速有效地降解有机微污染物.
- 这项研究提供了对单原子催化剂在激活PMS和产生单片氧的作用的机制性见解.
- 由于其效率和对环境无害的特性,开发的系统显示出在废水处理中实际应用的巨大潜力.
