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新复合光催化剂可分解99%“永久化学污染物”
2022年07月29日 09:55:53
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：4704
研究团队决定创造一种由氮化硼和二氧化钛组成的复合材料，结合其各自作为催化剂的最佳特性。新研究表明，长波紫外线驱动的复合材料破坏全氟辛酸的速度大约是普通二氧化钛光催化剂的15倍。
【化工仪器网 项目成果】全氟辛酸是最流行的全氟烷基和多氟烷基物质之一，是20世纪发展起来的化合物。全氟辛酸是全氟化合物中的一种有机酸，在常温下为白色晶体，其主要用作表面活性剂、乳化剂、全氟辛酸及其钠盐或铵盐用于四氟乙烯聚合及氟橡胶生产时作分散剂，也用作制备增水、憎油剂的原料和选矿剂。全氟辛酸被称为永久化学品，因为它们很难从环境中降解，有可能通过食物、空气和水进入人体，从而导致生育率下降以及其他免疫系统疾病。
因此，制定全氟辛酸标准的监管压力越来越大，这促使水处理厂寻找新的、低成本的方法来去除水中的全氟辛酸。美国莱斯大学的化学工程师们在2020年发现，常用于化妆品的氮化硼粉末暴露在波长254纳米的紫外线下时，可在短短几个小时内破坏水样中99%的全氟辛酸。
不过莱斯大学化学和生物分子工程系主任黄思能认为，这并不理想，因为氮化硼被短波紫外线激活，大气几乎过滤掉了阳光中的所有短波紫外线。于是该团队想尽可能多地提高氮化硼从其他波长的阳光中获取能量的能力。
长波紫外线波长范围约为315-400纳米，它在到达地球的阳光中十分充足，这是导致皮肤晒黑和晒伤的原因。而氮化硼这种半导体不会被长波紫外线激活。二氧化钛则是防晒霜中的一种常见成分，是一种可被长波紫外线激活的半导体。有研究证明，尽管速度非常慢，但二氧化钛在暴露于长波紫外线时会催化全氟辛酸的分解。
研究团队决定创造一种由氮化硼和二氧化钛组成的复合材料，结合其各自作为催化剂的最佳特性。新研究表明，长波紫外线驱动的复合材料破坏全氟辛酸的速度大约是普通二氧化钛光催化剂的15倍。
通过分析光电流响应测量和其他数据，研究团队了解到其半导体复合材料是如何获取长波紫外线能量来分解水中的全氟辛酸分子的。在自然阳光下使用塑料水瓶进行的户外实验中，他们发现，这种氮化硼—二氧化钛复合材料可在不到3小时内降解去离子水中约99%的全氟辛酸。在咸水中，这个过程需要大约9小时。
目前该项成果已报道在最新一期《化学工程杂志》中。
(资料来源：科技日报)
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