测试中心国家自然科学基金项目研究成果在国际环境化学著名期刊在线发表
发布时间:2017-03-20
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作者:湖北省地质实验测试中心 来源:湖北省地质实验测试中心
近期,测试中心宋洲博士团队的研究成果“BiOCl光催化氧化降解全氟辛酸:基于光生空穴直接进攻的氧化机理”(Efficient photocatalytic defluorination of perfluorooctanoic acid over BiOCl nanosheets via a hole direct oxidation mechanism)在国际环境化学著名期刊Chemical Engineering Journal(影响因子5.310)上在线发表。这是测试中心科研工作取得的又一成果,该项目得到了国家自然科学基金和湖北省地质局科研基金的支持。
TiO2等常见光催化体系产生的羟基自由基(•OH)对PFOA的降解无作用,相比而言,强酸条件下通过光生空穴(hVB+)直接氧化则可有效降解PFOA,但是构筑的条件苛刻。考虑到hVB+直接氧化的关键是电子供体与催化剂表面紧密键合,针对于此,该团队选用BiOCl作为光催化剂,一方面其弱的Bi-O键使得催化剂表面产生氧空位,接受PFOA羧酸根的氧原子后二者能紧密键合,利于hVB+直接氧化的进行;另一方面其特殊的层状结构使得hVB+生成的量子效率高,故有望实现PFOA的高效降解。采用水解法制备得到BiOCl纳米片,通过X-Ray粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和氮气吸附-脱附等温线等技术对其进行表征。降解实验结果表明,在溶液初始pH和催化剂浓度分别为4.8和0.5g・L-1的条件下,反应24h后,20.0 μmol・L-1 PFOA的脱氟率为59.3%,高于相同条件下TiO2的8.9%和In2O3的31.7%。采用HPLC/MS检测PFOA降解的中间产物发现,主要为短链全氟羧酸。通过提高催化剂表面氧空位的浓度可促进这些中间产物的进一步转化。借助于漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)、X-Ray光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)等研究手段证实BiOCl主要是依靠氧空位介导的hVB+直接氧化降解PFOA。