协同创新中心庞娅博士在基于活化过硫酸盐的高级氧化技术处理水体有机污染的研究中取得重要进展

来源: 环境与能源光催化协同创新中心 | 作者: 杨璐

  据悉,近年来,环境与能源光催化协同创新中心庞娅博士与协同单位湖南大学的汤琳教授课题组持续开展科技合作,在基于活化过硫酸盐的高级氧化技术处理水体有机污染的研究中取得重要进展,相关研究成果发表在Progress in materials science(IF=31.56)等多个国际期刊。
  成果1"Metal-free carbon materials for persulfate-based advanced oxidation process: Microstructure, property and tailoring"(DOI: 10.1016/j.pmatsci.2020.100654 )发表在Progress in materials science(IF=31.56)。无金属碳材料(MFCMs)作为基于过硫酸盐的高级氧化工艺(PS-AOP)中新兴的高效催化剂,在环境修复方面具有巨大的工程应用潜力。但是,MFCMs的不同催化性能与结构/表面特性之间的关系仍然不明确。论文根据实验和理论研究的最新进展,阐述了从零维富勒烯、纳米金刚石到一维碳纳米管、二维石墨烯以及三维有序介孔碳、活性炭、生物炭的理化结构特征、活性位点及其活化过硫酸盐的原理和环境应用。对非金属碳材料活化过硫酸盐的自由基路径中产生的·OH, SO4·1O2的化学特性,非自由基路径的实现方式以及路径间的调控进行了详细阐述。提出了调节碳材料的缺陷度、N、S、B等非金属元素掺杂,碳原子杂化类型的调控,材料的孔结构和表面功能基团修饰等方法来提升非金属碳材料的催化性能。最后对该技术的关键科学问题进行了讨论以及提出了对MFCM在PS-AOP中的应用所面临的挑战。

  研究成果2"Activation of persulfate by stability-enhanced magnetic graphene oxide for the removal of 2,4-dichlorophenol"(DOI:10.1016/j.scitotenv.2019.135656)发表在Science of the Total Environment(IF=6.551)。在该工作中,制备了稳定性增强的磁性氧化石墨烯催化剂,活化过硫酸盐降解2,4-二氯酚。该催化剂的磁性纳米颗粒由壳-核结构的α-Fe2O3@Fe3O4 组成,在抗氧化性和抗酸碱方面显著提高,对实际污水的适应能力更强,活化机理研究表明,硫酸根自由基和羟基自由对污染物的降解起作用,其中又以结合在催化剂表面的硫酸根自由基为主。
  研究成果3"Insight into the key factors in fast adsorption of organic pollutants by hierarchical porous biochar"(DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123610)发表在Journal of Hazardous Materials(IF=9.038)。该工作以虾壳为原料,通过热解和酸洗处理制备具备大孔-介孔-微孔结构的生物炭吸附剂,层级孔结构利于污染物的快速传输,π-π键吸附、静电吸附、功能基团吸附是吸附的主要原因,该吸附剂实现了对染料、抗生素和酚类污染物的快速高容量吸附去除以及渔业废弃物的高附加值利用。

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