近日，Chemosphere 雜志在線發(fā)表了水利與土木工程學(xué)院李曉晨課題組題為“A novel continuous all-weather photo-electric synergistic treatment system for refractory organic compounds and its application in degrading enrofloxacin”的研究論文。本研究由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水資源保護(hù)與生態(tài)修復(fù)研究室完成，李曉晨教授為本文通訊作者，水利土木工程學(xué)院碩士生齊彬?yàn)楸疚牡谝蛔髡摺?/a>
光催化因其降解產(chǎn)物不會(huì)造成二次污染、降解有機(jī)污染物無選擇性和低成本的特點(diǎn)，受到極大的關(guān)注。在光催化降解過程中，大多數(shù)催化劑以納米粉末的形式存在，經(jīng)光催化處理后難以回收再利用，容易造成二次污染。為了解決這一問題，可以制備負(fù)載型催化劑，并利用各種襯底來固定催化劑，例如玻璃、海沙、硅膠、陶瓷和不銹鋼。與這些基底相比，碳?xì)郑?/a>CF）因其導(dǎo)電性好、耐高溫、比表面積高、機(jī)械穩(wěn)定性好、成本低而成為理想的基底材料。電催化氧化是將電極材料與污染物直接接觸實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解，或是通過電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氧化性的物質(zhì)來氧化分解有機(jī)物。電催化氧化具有操作簡(jiǎn)單快捷、不會(huì)產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點(diǎn)，其中工作電極具有催化作用，是反應(yīng)中的關(guān)鍵。但電催化氧化技術(shù)存在反應(yīng)成本較高、電極材料易受損等問題，限制了其推廣應(yīng)用。
為了彌補(bǔ)光催化與電催化的不足，有研究人員將催化劑固定在導(dǎo)電基底上，不僅可以使催化劑易于回收利用，還可以通過施加偏壓來加速光生電子–空穴（e––h+）對(duì)的分離，基于此開發(fā)了光電催化技術(shù)。傳統(tǒng)的光電催化技術(shù)一般將催化劑附著在電極上，依賴于光，在無光的條件下無法實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物的降解。因此有必要開發(fā)以CF為基底的光催化材料，并進(jìn)一步優(yōu)化光電催化來實(shí)現(xiàn)污染物的全天候降解。
本論文將光催化與電催化兩種高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)行耦合，研究光電協(xié)同對(duì)恩諾沙星（EFA）降解及其在全天候光電反應(yīng)器中的應(yīng)用。結(jié)果表明，與光催化和電氧化相比，光電協(xié)同去除EFA的效率分別提高了1.28倍和6.78倍。通過LC-MS檢測(cè)了EFA降解過程中的14個(gè)中間產(chǎn)物，并提出EFA降解的路徑。進(jìn)一步探討了MoS2/WO3/CF-5%的光電協(xié)同催化降解機(jī)理，外加偏壓的存在可以促進(jìn)e––h+對(duì)的分離，從而提高光催化性能。該研究采用太陽能光伏發(fā)電耦合光電協(xié)同催化聯(lián)用技術(shù)，構(gòu)建了一種新型的全天候光電協(xié)同連續(xù)處理系統(tǒng)，基于光電催化反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了一種綠色環(huán)保、能量自給的有機(jī)污染物處理方式，為以后其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用提供理論支持。
圖1. 全天候連續(xù)流光電催化反應(yīng)器組成
該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、省自然科學(xué)基金及水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司科研項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138632
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
