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新复合光催化剂能剖析难降解污染物

时间:2022-07-29     来源:科技日报

科技日报北京7月27日电 (实习记者张佳欣)据最新一期《化学工程杂志》报道,美国莱斯大学的化学工程师革新了他们对光动力催化剂的设计,该催化剂可快速剖析全氟辛酸,全氟辛酸被认为是世界上最有问题的“永久化学污染物”之一。

研究团队在2020年发现,常用于化妆品的氮化硼粉末袒露在波长254纳米的紫外线下时,可在短短几个小时内破坏水样中99%的全氟辛酸。研究论文通讯作者、莱斯大学化学和生物分子工程系主任黄思能认为,这并不理想,因为氮化硼被短波紫外线激活,大气几乎过滤掉了阳光中的所有短波紫外线。其团队想尽可能多地提高氮化硼从其他波长的阳光中获取能量的能力。

长波紫外线波长范围约为315—400纳米,它在到达地球的阳光中十分富足,这是导致皮肤晒黑和晒伤的原因。氮化硼是一种半导体,它不会被长波紫外线激活。二氧化钛则是防晒霜中的一种常见身分,是一种可被长波紫外线激活的半导体。有研究证明,尽管速度非常慢,但二氧化钛在袒露于长波紫外线时会催化全氟辛酸的剖析。

研究团队决定缔造一种由氮化硼和二氧化钛组成的复合质料,结合其各自作为催化剂的最佳特性。新研究表明,长波紫外线驱动的复合质料破坏全氟辛酸的速度约莫是普通二氧化钛光催化剂的15倍。

通过分析光电流响应丈量和其他数据,研究团队了解到其半导体复合质料是如何获取长波紫外线能量来剖析水中的全氟辛酸分子的。在自然阳光下使用塑料水瓶进行的户外实验中,他们发现,这种氮化硼—二氧化钛复合质料可在不到3小时内降解去离子水中约99%的全氟辛酸。在咸水中,这个过程需要约莫9小时。

全氟辛酸是最流行的全氟烷基和多氟烷基物质之一,是20世纪生长起来的化合物,用于制造防水服装、食品包装和产物涂料。全氟辛酸被称为永久化学品,因为它们不容易降解,往往会在环境中残留。越来越多的证据表明,全氟辛酸对人类健康有害。

黄思能体现,制定全氟辛酸尺度的监管压力越来越大,这促使水处置厂寻找新的、低成本的要领来去除水中的全氟辛酸。目前,他的团队正在评估新复合光催化剂对剖析其他全氟辛酸的效果。

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