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)院碩士生齊彬為本文第一作者。

光催化因其降解產(chǎn)物不會造成二次污染、降解有機污染物無選擇性和低成本的特點，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，碳氈（CF）因其導(dǎo)電性好、耐高溫、比表面積高、機械穩(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現(xiàn)有機物的降解，或是通過電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氧化性的物質(zhì)來氧化分解有機物。電催化氧化具有操作簡單快捷、不會產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點，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現(xiàn)對有機污染物的降解。因此有必要開發(fā)以CF為基底的光催化材料，并進一步優(yōu)化光電催化來實現(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氧化技術(shù)進行耦合，研究光電協(xié)同對恩諾沙星（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檢測了EFA降解過程中的14個中間產(chǎn)物，并提出EFA降解的路徑。進一步探討了MoS2/WO3/CF-5%的光電協(xié)同催化降解機理，外加偏壓的存在可以促進e––h+對的分離，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，實現(xiàn)了一種綠色環(huán)保、能量自給的有機污染物處理方式，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)基金項目、省自然科學(xué)基金及水發(fā)規(guī)劃設(shè)計有限公司科研項目的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138632

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波