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ChemPhotoChem:近中性条件下光热效应与类芬顿氧化协同去除氟喹诺酮类抗生素2024-10-16
近年来,基于活性氧物种的类芬顿催化被认为是一种绿色高效的废水处理技术。随着研究的日益深入,一些额外的能量被引入到该体系当中以实现更高的催化效率。其中,将光能引入类芬顿体系的类光芬顿催化被认为是最有前途的技术之一。在类光芬顿体系中,光能可通过光催化或光热催化的途径加速类芬顿反应进行。

在催化剂的选择上,氧化铜(CuO)作为一种窄带隙半导体,在近乎全光谱范围内具有强吸收,同时具有合成简便、催化活性高、pH适用范围广、毒性低以及成本低的优点,是研究类光芬顿体系的绝佳材料。此外,在催化剂表面引入缺陷是提高类光芬顿催化活性的一种可行方法。一方面,空位可以富集电子,加速高价金属离子还原;另一方面,空位作为电子陷阱中心,可促进光生载流子的分离。

 

 

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近日,山东大学的孙绚教授及其团队通过水热法合成了一种富缺陷介孔CuO纳米片(NSs),以氟喹诺酮类(FQ)抗生素的典型代表物——诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFX)为污染物模型,通过监测三种抗生素在不同光照条件下的降解情况,分别探究了光催化与类芬顿以及光热催化与类芬顿之间的协同作用,并成功在近中性环境中(pH = 6.5)实现了污染物的高效降解。作为一个单一的催化体系,CuO NS集成了Lewis酸催化、类芬顿催化、光催化和光热催化等机制,在近中性条件下快速、持续地降解抗生素。富含氧空位的CuO NSs充当路易斯酸催化剂,提供丰富的活性位点来结合底物并抑制光生载流子复合,可见光诱导光激发促进Cu+和•OH的产生,而近红外光转化为热量促进电荷分离并加速介质传输。该工作清楚地阐明了具有波长依赖性的催化活性,提供了光子与材料之间相互作用的深刻认识,对可充分利用太阳能实现光热协同催化的光活性催化剂的开发具有重要意义。

文信息

Photothermal Effect and Fenton-Like Oxidation for Synergistic Removal of Fluoroquinolones Antibiotics under Near-Neutral Conditions

Lanya Jiao, Dr. Jiao Meng, Shujun Wang, Prof. Xuan Sun

ChemPhotoChem

DOI: 10.1002/cptc.202400103

 

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