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新復(fù)合光催化劑可分解99%“永久化學(xué)污染物”
2022年07月29日 09:55:53
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：4691
研究團(tuán)隊決定創(chuàng)造一種由氮化硼和二氧化鈦組成的復(fù)合材料，結(jié)合其各自作為催化劑的最佳特性。新研究表明，長波紫外線驅(qū)動的復(fù)合材料破壞全氟辛酸的速度大約是普通二氧化鈦光催化劑的15倍。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】全氟辛酸是最流行的全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)之一，是20世紀(jì)發(fā)展起來的化合物。全氟辛酸是全氟化合物中的一種有機(jī)酸，在常溫下為白色晶體，其主要用作表面活性劑、乳化劑、全氟辛酸及其鈉鹽或銨鹽用于四氟乙烯聚合及氟橡膠生產(chǎn)時作分散劑，也用作制備增水、憎油劑的原料和選礦劑。全氟辛酸被稱為永久化學(xué)品，因為它們很難從環(huán)境中降解，有可能通過食物、空氣和水進(jìn)入人體，從而導(dǎo)致生育率下降以及其他免疫系統(tǒng)疾病。
因此，制定全氟辛酸標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管壓力越來越大，這促使水處理廠尋找新的、低成本的方法來去除水中的全氟辛酸。美國萊斯大學(xué)的化學(xué)工程師們在2020年發(fā)現(xiàn)，常用于化妝品的氮化硼粉末暴露在波長254納米的紫外線下時，可在短短幾個小時內(nèi)破壞水樣中99%的全氟辛酸。
不過萊斯大學(xué)化學(xué)和生物分子工程系主任黃思能認(rèn)為，這并不理想，因為氮化硼被短波紫外線激活，大氣幾乎過濾掉了陽光中的所有短波紫外線。于是該團(tuán)隊想盡可能多地提高氮化硼從其他波長的陽光中獲取能量的能力。
長波紫外線波長范圍約為315-400納米，它在到達(dá)地球的陽光中十分充足，這是導(dǎo)致皮膚曬黑和曬傷的原因。而氮化硼這種半導(dǎo)體不會被長波紫外線激活。二氧化鈦則是防曬霜中的一種常見成分，是一種可被長波紫外線激活的半導(dǎo)體。有研究證明，盡管速度非常慢，但二氧化鈦在暴露于長波紫外線時會催化全氟辛酸的分解。
研究團(tuán)隊決定創(chuàng)造一種由氮化硼和二氧化鈦組成的復(fù)合材料，結(jié)合其各自作為催化劑的最佳特性。新研究表明，長波紫外線驅(qū)動的復(fù)合材料破壞全氟辛酸的速度大約是普通二氧化鈦光催化劑的15倍。
通過分析光電流響應(yīng)測量和其他數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊了解到其半導(dǎo)體復(fù)合材料是如何獲取長波紫外線能量來分解水中的全氟辛酸分子的。在自然陽光下使用塑料水瓶進(jìn)行的戶外實驗中，他們發(fā)現(xiàn)，這種氮化硼—二氧化鈦復(fù)合材料可在不到3小時內(nèi)降解去離子水中約99%的全氟辛酸。在咸水中，這個過程需要大約9小時。
目前該項成果已報道在最新一期《化學(xué)工程雜志》中。
(資料來源：科技日報)
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