雙良環(huán)境最新科研動(dòng)態(tài)(2021-07)

2021-07-01 15:58:27 0 雙良環(huán)境

1、中文標(biāo)題：碳點(diǎn)/TiO₂納米復(fù)合材料作為金屬光催化碳-雜原子交叉偶聯(lián)的光催化劑
引自：Carbon dot/TiO₂ nanocomposites as photocatalysts for metallaphotocatalytic carbon-heteroatom cross-couplings.Z Zhao, S Reischauer, B Pieber, et al. Green Chem., 2021, 23, 4524-4530.

圖1（A） CD/TiO 2納米復(fù)合材料作為光催化劑用于水分解、污染物降解和（B）金屬光催化碳-雜原子交叉偶聯(lián)的示意圖
碳點(diǎn) (CDs) 是準(zhǔn)球形熒光碳基材料，尺寸通常小于 10 nm。通過自上而下或自下而上的方法從各種碳源可以輕松制備1-5 個(gè)CDs，這些碳源允許調(diào)整其化學(xué)成分以調(diào)整其光致發(fā)光 (PL) 特性。它們的化學(xué)惰性和生物相容性促進(jìn)了在傳感、生物成像和納米醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。此外，表面官能團(tuán)使其成為合成轉(zhuǎn)化的可持續(xù)的納米有機(jī)催化劑。表面的羧酸、羥基或氨基官能團(tuán)被用于酸堿、氫鍵或胺催化反應(yīng)。
由于其光穩(wěn)定性、光捕獲能力和電子轉(zhuǎn)移效率，CDs 也是用于污染物降解、H₂析出和CO₂轉(zhuǎn)化的有前途的無金屬光催化劑。CDs在水中的高溶解度使其成為疏水性有機(jī)材料（如氮化碳和石墨）的合適替代品。此功能允許將CDs與鎳催化結(jié)合使用，以在水溶液中析出H₂。
然而，由于它們的PL壽命短，CDs作為選擇性有機(jī)合成的光催化劑的例子很少。為了克服與短壽命激發(fā)態(tài)相關(guān)的問題，CDs可以固定在異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體上，如二氧化鈦，以產(chǎn)生一種復(fù)合材料，該材料吸收可見光并產(chǎn)生長(zhǎng)壽命的電荷分離物質(zhì)。盡管如此，這種復(fù)合材料的應(yīng)用仍然僅限于水分解、CO₂還原和污染物降解。

2、中文標(biāo)題：光催化與生物降解及光合作用密切結(jié)合降解酚類化合物
引自： N Zhong, Yuan J , Luo Y , et al. Intimately coupling photocatalysis with phenolics biodegradation and photosynthesis[J]. Chemical Engineering Journal, 2021(7580):130666.
我們開發(fā)并展示了一種新型的緊密耦合光催化生物降解（ICPB）系統(tǒng)。ICPB系統(tǒng)采用光催化中空光纖（POHFs），上部負(fù)載由載銀GeO2、摻雜氮的二氧化鈦組成的光催化劑，以及含有光合微生物和異養(yǎng)微生物的生物膜。POHFs具有高紫外-可見光催化活性，能快速穩(wěn)定地降解酚類化合物，降低毒性，生成易于生物降解的產(chǎn)品，并發(fā)射可見光促進(jìn)生物膜生長(zhǎng)和光合作用產(chǎn)生氧氣。光合微生物產(chǎn)生的氧氣被轉(zhuǎn)移到POHFs中，幫助產(chǎn)生光催化的羥基自由基。富含紅球菌和假單胞菌的生物膜，能快速穩(wěn)定生物降解酚類化合物在光催化作用下的產(chǎn)物。因此，新型ICPB體系中光催化、生物降解和光合反應(yīng)的協(xié)同作用，為快速和可持續(xù)地降解和礦化高濃度的酚類化合物提供了一種有效的手段。

圖2 新型ICPB系統(tǒng)的說明。
縮寫詞：NpM，核膜孔；MSI，微生物溶液入口；MSO,微生物溶液出口；PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯；RUP，反應(yīng)器上板；RLP，反應(yīng)器下板；LED，發(fā)光二極管；WwI，廢水入口；WwO，廢水排放口；POHF，光催化中空光纖
3、中文標(biāo)題：混合培養(yǎng)微生物在光催化生物降解中的作用：環(huán)丙沙星的總有機(jī)碳去除
引自：Li Y , Chen L , Tian X , et al. Functional role of mixed-culture microbe in photocatalysis coupled with biodegradation: Total organic carbon removal of ciprofloxacin[J]. Science of The Total Environment, 2021, 784:147049.
環(huán)丙沙星是一種廣泛應(yīng)用的氟喹諾酮類抗生素，存在于水環(huán)境中，對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)有不利影響，從而間接影響人類。因此，高效快速的去除環(huán)丙沙星的方法急需建立。光催化與生物降解的緊密耦合已被證實(shí)是一種高效、低成本、環(huán)保的方法。在本研究中，立方體聚氨酯海綿改性與可見光光響應(yīng)型g-C3N4和微生物混合培養(yǎng)提高環(huán)丙沙星的去除率。隨后，光催化生物降解法去除了94%的環(huán)丙沙星，得到12種降解產(chǎn)物并分析了可能的降解途徑。光催化生物降解的總有機(jī)碳（TOC）去除率是光催化降解的1.57倍。光催化生物降解72h后，對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。微生物豐富度高，均勻度高，功能優(yōu)勢(shì)微生物為變形菌，與抗生素的使用密切相關(guān)，可能是為了進(jìn)行高效生物降解過程。此外，微生物阻礙了光生電子和空穴的復(fù)合，這可能有助于增加有機(jī)物的礦化。研究結(jié)果表明光催化生物降解在降解難降解化合物方面存在潛在能力，為光催化結(jié)合生物降解去除環(huán)丙沙星提供了新的見解。

圖3 實(shí)驗(yàn)圖
4、中文標(biāo)題：氧化石墨烯接枝等離子體 Au@Ag 納米合金具有協(xié)同效應(yīng)，可在可見光照射下促進(jìn)熱載流子驅(qū)動(dòng)的光催化引自：Shuang Li¹, Jinhua Zhao¹, Guiyuan Liu¹, Linlin Xu², Yue Tian², Anxin Jiao² and Ming Chen². Graphene oxide-grafted plasmonic Au@Ag nanoalloys with improved synergistic effects for promoting hot carrier-driven photocatalysis under visible light irradiation. Published 30 December 2020•© 2020 IOP Publishing Ltd Nanotechnology, Volume 32, Number 12具有獨(dú)特的熱載流子驅(qū)動(dòng)光催化的等離子金屬納米結(jié)構(gòu)已成為一種具有應(yīng)用前景的光催化劑。本文，我們通過在氧化石墨烯 (GO) 上負(fù)載雙金屬 Au@Ag 納米合金 (NAs) 可以顯著促進(jìn)等離子體光催化活性。所獲得的 Au₃@Ag₁/GO（Au 與 Ag 的摩爾比~3:1）具有改善的協(xié)同效應(yīng)，為完全降解（99.36%）的四環(huán)素鹽酸鹽（TCH）提供了更高的可見光（>400 nm）光催化活性分子。在 70 分鐘內(nèi)，而大約 61.74% 、 62.38% 通過單金屬 Au/GO 、 Ag/GO。最佳光催化性能歸因于在 NAs 上產(chǎn)生高產(chǎn)熱載流子，其具有增強(qiáng)局部表面等離子體共振特性，以及通過 NAs 過度生長(zhǎng)修飾的 GO 載體具有顯著的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移能力。這些研究表明 Au₃@Ag₁/GO 成為一種有吸引力的高性能光催化劑，用于促進(jìn)多種光化學(xué)反應(yīng)。

5、中文標(biāo)題:鋅摻雜磁性Fe₃O₄粒子光催化強(qiáng)化混凝去除銅綠微囊藻的研究
引自：Efficient Microcystis aeruginosa removal by moderate photocatalysis-enhanced coagulation with magnetic Zn-doped Fe3O4 particles .Qi Jing, Lan Huachun, Liu Ruiping water research, 2020, 171.
光催化已成為一種常用的藻類細(xì)胞滅活方法。然而，以往的研究主要集中在利用光催化破壞藻類細(xì)胞來控制自然水體中的有害水華。本文研究了光催化預(yù)處理對(duì)混凝去除銅綠微囊藻的影響。結(jié)果表明，在可見光條件下，利用0.05 g/L可回收鋅摻雜磁性Fe₃O₄粒子的光催化預(yù)處理，可將藻類去除率從10%提高到96%。本文從細(xì)胞完整性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、細(xì)胞形態(tài)和溶解有機(jī)物（DOM）等方面分析了藻懸液中的變化，以此來探討藻類去除率增加的可能機(jī)制。實(shí)驗(yàn)證明，該光催化過程可以在不破壞細(xì)胞完整性的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)藻類細(xì)胞的適度預(yù)處理。光催化處理360 min后，細(xì)胞損傷率均低于6%，避免了細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的釋放。隨著光催化時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD活性增加，說明藻細(xì)胞被廣泛激活SOD以抵抗光催化引起的氧化損傷。電子順磁共振（EPR）測(cè)量進(jìn)一步揭示了超氧化物自由基的產(chǎn)生和參與了光催化預(yù)處理過程。此外，藻類懸浮液中溶解性有機(jī)碳的增加是由藻類細(xì)胞粘液的解吸引起的。解吸后的粘液主要由大分子量或中等分子量的化合物組成，而不是小分子量的化合物，這進(jìn)一步增強(qiáng)了混凝效果。因此，通過鋅摻雜磁性Fe₃O₄粒子光催化過程對(duì)銅綠微囊藻進(jìn)行適度預(yù)處理，可以實(shí)現(xiàn)藻懸液的高效混凝。

6、中文標(biāo)題：酸化石墨相氮化碳通過過濾與光催化耦合去除污染物
引自：Pin Gao, Wen Zhou,Jiahui Zhang et al. The effect of acidified graphite carbon nitride on the removal of pollutants by coupling filtration and photocatalysis. Applied Surface Science 542 (2021) 148675
石墨相氮化碳（gCN）自被發(fā)現(xiàn)以來就因其優(yōu)異的二維結(jié)構(gòu)和光催化性能而受到廣泛關(guān)注。在這項(xiàng)工作中，新型膜是由酸化石墨相碳氮 (aCN) 作為選擇層以及多巴胺 (DA) 作為聚砜 (PS) 膜上的緩沖層制造的。 aCN 的光催化性能越好，CN 膜對(duì)甲基藍(lán)和環(huán)丙沙星的去除效果越好。同時(shí)，通過SEM、XRD、FTIR光譜和DLS來研究所得膜的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明，多巴胺不僅為 aCN 提供了粘附力，而且還增強(qiáng)了光電子轉(zhuǎn)移。由于aCN 的結(jié)構(gòu)和較好的光催化性能，aCN膜對(duì)甲基藍(lán) (97.2%) 和環(huán)丙沙星 (99.4%) 均表現(xiàn)出很高的去除率。以上實(shí)驗(yàn)證明了aCN通過過濾和光催化耦合在去除染料和抗生素方面的優(yōu)勢(shì)。

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