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新復合光催化劑可分解99%“永久化學污染物”
2022年07月29日 09:55:53
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：4676
研究團隊決定創造一種由氮化硼和二氧化鈦組成的復合材料，結合其各自作為催化劑的最佳特性。新研究表明，長波紫外線驅動的復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 項目成果】全氟辛酸是最流行的全氟烷基和多氟烷基物質之一，是20世紀發展起來的化合物。全氟辛酸是全氟化合物中的一種有機酸，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品，因為它們很難從環境中降解，有可能通過食物、空氣和水進入人體，從而導致生育率下降以及其他免疫系統疾病。
因此，制定全氟辛酸標準的監管壓力越來越大，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。美國萊斯大學的化學工程師們在2020年發現，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破壞水樣中99%的全氟辛酸。
不過萊斯大學化學和生物分子工程系主任黃思能認為，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，它在到達地球的陽光中十分充足，這是導致皮膚曬黑和曬傷的原因。而氮化硼這種半導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。
研究團隊決定創造一種由氮化硼和二氧化鈦組成的復合材料，結合其各自作為催化劑的最佳特性。新研究表明，長波紫外線驅動的復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測量和其他數據，研究團隊了解到其半導體復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行的戶外實驗中，他們發現，這種氮化硼—二氧化鈦復合材料可在不到3小時內降解去離子水中約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《化學工程雜志》中。
(資料來源：科技日報)
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