为基于过氧硫酸盐的催化环境量身定制纤维素衍生生物炭:优化活性部位,揭示激活机制,并推进地下水整治应用

科学领域:

• 环境科学与工程环境科学与工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 来自细胞生物质 (LB) 的生物炭对过氧硫酸盐 (PMS) 催化有前景.
• 在PMS催化中LB成分和生物炭的C=O群的确切作用需要进一步澄清.
• 开发针对生物炭设计的有针对性的策略对于优化催化性能至关重要.

研究的目的:

• 研究一种以乳糖酶为媒介的策略来调节LB组件以产生C=O组丰富的生物炭.
• 在PMS激活中,比较来自本地原料的生物炭与经过乳糖酶预处理的小麦 (WS) 的催化性能.
• 为了阐明由设计的生物炭介导的污染物降解的机制.

主要方法:

• 麦的乳预处理,以改变其纤维素化合物成分.
• 从原生 (BC-WS) 和经过乳糖酶预处理 (BC-LR) 的小麦中生产生物炭.
• 生物炭性质的表征,重点关注C=O群含量和LB成分比.
• 在PMS激活中对降解和PMS分解的催化性能的评估.
• 机制研究以确定降解途径和活性氧物种.

主要成果:

• 由于红素减少和纤维素增加,Laccase预处理显著增加了BC-LR中的C=O群含量213%.
• 与PMS激活中的BC-WS相比,BC-LR表现出更高的催化活性和反应性氧物种产量.
• 在C=O含量和降解 (R2=0.9145) 和PMS分解 (R2=0.9957) 之间发现了强烈的正相关性.
• 去除主要是通过C=O介导的非激素通路 (单片氧,电子转移) 和吸附碳转移.
• 该BC-LR/PMS系统在复杂的环境条件下证明了广泛的污染物降解和强大的性能.

结论:

• 纤维素生物质成分调节对于定制生物炭的C=O含量和催化功效至关重要.
• 乳酸预处理为设计用于PMS催化应用的高性能生物炭提供了有效的策略.
• 这项工作为开发定制生物炭催化剂的基础,以有效地改善环境.