成果簡(jiǎn)介

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系在非均相化學(xué)氧化水處理技術(shù)方面取得新進(jìn)展。俞漢青教授課題組與美國耶魯大學(xué)Menachem Elimelech教授等合作，揭示了非均相催化過(guò)硫酸鹽氧化體系中普遍存在一種占主導的直接氧化轉移過(guò)程（DOTP），并將該過(guò)程發(fā)展成為一種新的水處理技術(shù)。相關(guān)研究結果以“Simultaneous nanocatalytic surface activation of pollutants and oxidants for highly efficient water decontamination”為題，于近日被Nature Communications（DOI: 1038/s41467-022-30560-9）接收發(fā)表。

圖文導讀

非均相催化過(guò)硫酸鹽氧化技術(shù)作為一種新興的化學(xué)氧化技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速。前期的研究表明該技術(shù)體系中有機物污染物的去除過(guò)程主要是高級氧化過(guò)程（AOP）。通過(guò)文獻調研，課題組的博士生張穎捷和博士后黃貴祥發(fā)現這些體系中普遍存在電子當量不守恒的現象，即污染物礦化給出的電子總量遠大于氧化劑所能接受的數量?；诖嗣墁F象，他們對這些體系進(jìn)行了系統且深入的研究，從源頭上揭示了在這些體系中實(shí)際占主導的是一種本質(zhì)上與AOP不同的直接氧化轉移過(guò)程（DOTP）。在DOTP中，污染物和氧化劑在非均相催化劑表面發(fā)生2電子的直接氧化還原反應，產(chǎn)生的污染物中間體被催化劑表面穩定化，并自發(fā)進(jìn)行表面聚合反應或表面偶聯(lián)反應，形成的產(chǎn)物富集在催化劑表面，從而實(shí)現水中污染物的有效去除。該研究闡明了反應過(guò)程中非均相催化劑表面的活化、穩定和富集三大功能，揭示了DOTP氧化劑消耗量小、污染物富集容量大、且不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物等優(yōu)點(diǎn)，并展現了DOTP作為一種新的水污染控制技術(shù)用于實(shí)際廢水處理的可行性。

論文共同第一作者為我校中科院城市污染物轉化重點(diǎn)實(shí)驗室的博士生張穎捷和博士后黃貴祥。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì )、科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的支持。