華東理工大學邢明陽教授課題組在環境污染控制領域取得最新研究進展,研究成果以《通過缺陷調控實現硫化鈷對水中有機污染物的長效降解》為題,發表在最新一期的德國化學會知名學術刊物《德國應用化學》上。

華東理工在水處理領域獲新進展 有望應用于河流污染的長效治理

水環境保護是當前人類社會的熱點議題之一。在眾多水污染處理手段中,高級氧化技術憑借其強大的氧化能力,被廣泛應用于處理水環境中難降解的有機污染物。然而,傳統高級氧化技術中所使用的強氧化劑(如雙氧水等)的存儲和運輸具有一定的安全隱患。多年以來,相關的安全事故時有發生,給個人和社會造成了巨大損失。此外,這些氧化劑往往需要額外的能量或催化劑來活化分解產生活性氧物種(ROSs),雖然反應迅速(需要不斷補加氧化劑),但易發生催化中毒,無法實現對有機污染物的長效降解。


為了克服上述難題,近日,華東理工大學的邢明陽教授團隊通過簡單超聲處理商品化的二硫化鈷(CoS2),得到了表面富含缺陷電子的CoS2-x,并構建了CoS2-x/Fe2+體系來持續原位產生H2O2及單線態氧,實現了對水體中羅丹明B、苯酚、磺胺嘧啶等有機污染物的長效降解。超聲處理后的CoS2-x表面富含缺陷,缺陷上的電子可活化氧分子生成超氧自由基(?O2-)和H2O2。在CoS2-x表面暴露的Co4+/Co3+的強氧化作用下,?O2-被迅速轉化成1O2。相對于羥基自由基(?OH,2.8V,皮秒級),1O2(2.2V,微秒級)雖然氧化能力相對弱一些,但其具有更長的壽命以及更遠的遷移距離。犧牲劑實驗表明,降解反應中起主要氧化作用的是1O2和?OH。但EPR表征并未得到?OH的信號,這說明1O2對于保持降解體系的長效性發揮重要作用。此外,Fe2+的加入可進一步促進·O2-向1O2的轉化,而CoS2-x表面的缺陷電子可實現Fe3+/Fe2+的穩定循環。CoS2-x/Fe2+體系對染料、抗生素以及苯系物均展現了優異的降解效果,在有限時間內可達到100%的降解率。作者開發的基于1O2的CoS2-x/Fe2+技術,反應溫和,過程平穩且持續時間長,有望未來應用于對河流污染的長效治理。


該論文以“華東理工大學”為第一通訊單位,博士研究生嵇家輝同學為第一作者,邢明陽教授為通訊作者。該論文還得到了歐洲科學院院士張金龍教授的指導。該工作得到了諾獎中心、材料生物學與動態化學教育部前沿科學中心、國家自然科學基金優秀青年基金及國家重點研發計劃等項目的支持。


文章來源: 科技日報

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