雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2022-06)

2022-06-01 15:28:31 0 雙良環(huán)境

1、中文標題：一種新型可拉伸碳納米管/Ni@TiO₂：W光催化復合材料完全去除飲用水中的藥物雙氯芬酸
引自：Ernesto Valadez-Renteria, Rafael Perez-Gonzalez, et al. A novel and stretchable carbon-nanotube/Ni@TiO2:W photocatalytic composite for the complete removal of diclofenac drug from the drinking water[J]. Journal of Environmental Sciences, 2023, 126: 575-589.

圖1 （a）TiWNi粉末和（b）碳納米管（CNT）以及CNT+TiWNi復合材料的X射線衍（XRD）圖譜
我們介紹了由碳納米管（CNT）、硅橡膠和Ni@TiO₂制成的可拉伸復合材料的結構、形態(tài)和光催化性能：平均尺寸為37±2 nm的W納米顆粒（TiWNi NPs）。顯微鏡圖像顯示TiWNi NPs優(yōu)先修飾碳納米管纖維的表面。TiWNi NPs呈現銳鈦礦/氧化鈦相混合的立方結構。通過在紫外可見光下降解雙氯芬酸（DCF），來評價TiWNi粉末和可拉伸復合材料的光催化性能。結果表明，CNT復合材料（拉伸0%）、TiWNi粉末、CNT+TiWNi（拉伸0%）、CNT+TiWNi（拉伸、50%）和CNT+TiWNi（拉伸、100%），DCF的最大降解率分別為34.6%、91.9%、97.1%、98.5%和100%。因此，拉伸CNT+TiWNi復合材料能很好的增強DCF降解率從97.1%到100%，因為拉伸會產生額外的電子空穴（氧空位），延遲電子空穴的復合，有利于DCF降解。拉曼/吸光度測量證實此類空穴的存在。此外，活性氧（ROS）通過清除劑實驗測定，發(fā)現主要活性氧是·OH和O₂^-，攻擊DCF分子，導致其降解。本次結果表明，可拉伸CNT/TiWNi基復合材料是一種可行的去除水中藥物污染，并可去除光催化粉末無法凈化的污水的替代材料。

2、中文標題：在卟啉和 Ag 組成的光催化穩(wěn)定金屬有機框架上增強單線態(tài)氧的產生
引自：Jiajia Wang,Xiaohan Zhang,Yuanyuan Liu,et al.Enhanced singlet oxygen production over a photocatalytic stable metal organic framework composed of porphyrin and Ag [J].Journal of Colloid and Interface Science, S0021-9797 (21) 00760-8.

圖2 圖文摘要

卟啉是形成單線態(tài)氧 (¹O₂) 的重要光敏劑。然而，卟啉衍生物仍然表現出低效率和難以回收的特性。在這項研究中，合成了一種基于 Ag 的 MOFs（AgTPyP；TPyP，5,10,15,20-四（4-吡啶基）卟啉）。與配體TPyP相比，AgTPyP在硫化物光催化選擇性氧化成亞硫酰氯過程中表現出近100%的轉化率和選擇性，并且在可見光下具有明顯的光動力效果。綜合表征表明，¹O₂是唯一的活性氧種類，這是由于Ag ⁺離子的存在所誘導的最低激發(fā)態(tài)單線態(tài)( S₁ )和最低三線態(tài)( T₁)之間激子結合能較大，能隙較窄。五循環(huán)實驗的選擇性和轉化效率沒有下降，表明AgTPyP具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。這項工作提供了一種替代方法，可以同時增強卟啉的激子效應和穩(wěn)定銀基光催化劑。

3、中文標題：采用UVA和rGO / TiO₂ /聚硅氧烷太陽能驅動光催化技術對循環(huán)水養(yǎng)殖系統( RAS )中的病原菌進行滅活引自：Irina Levchuk , Tomáš Homola，Gaurav Singhal, et al. UVA and solar driven photocatalysis with rGO/TiO₂/polysiloxane for inactivation of pathogens in recirculation aquaculture systems (RAS) streams. Applied Chemical Engineering Journal Advances Volume 10, 15 May 2022, 100243.

圖3 圖文摘要

本研究采用噴墨打印法，在柔性聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上制備了不同濃度氧化石墨烯（GO）修飾的TiO₂/聚硅氧烷（SiBi）薄膜。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）、紫外光電子能譜（UPS）、拉曼光譜和水接觸角測量對制備的涂層進行了表征。在光催化試驗中，觀察到用GO改性的所制備的涂層的顏色發(fā)生了強烈的變化。光催化試驗后薄膜的XPS分析表明GO發(fā)生了還原。研究了制備的涂層在UVA和自然陽光照射下對水產養(yǎng)殖水中自然產生的微生物的滅活作用。在UVA照射下，研究了所制備涂層中rGO濃度對靶菌嗜水氣單胞菌和吉列檸檬酸桿菌滅活的影響。與吉列檸檬酸桿菌相比，嗜水氣單胞菌對光催化滅活更敏感。rGO濃度為1%和5%的薄膜對目標微生物有較高的光催化滅活作用。進一步測試了rGO/TiO₂/SiBi 5%在自然陽光下對鹽藻氣單胞菌、豐地沙雷氏菌菌株和乳酸乳球菌菌株的滅活作用。太陽光催化略微增強了鹽藻氣單胞菌和豐地沙雷氏菌菌株的滅活，而乳球菌菌株則相反。

4、中文標題：預防2019冠狀病毒的光催化口罩具有自我消毒、可重復使用和可生物降解的特點
引自：Photocatalytic Rejuvenation Enabled SelfSanitizing, Reusable, and Biodegradable Masks against COVID-19, Li Qiang, Yin Yongchao, Cao Daxian , et al. American Chemical Society Nano 2021, 15, 11992−12005

圖4 可重復使用口罩的功能和結構設計概念
在災難性的SARS-CoV-2（2019冠狀病毒疾?。┐罅餍衅陂g，美國疾病控制和預防中心強烈建議使用個人防護裝備（PPE）進行自我保護。然而，個人防護用品的大規(guī)模使用在回收和消毒使用過的口罩方面遇到了重大挑戰(zhàn)。為了解決舊口罩的相關塑料污染問題，在這項工作中，我們設計了一種可重復使用、可生物降解和抗菌的口罩。通過聚乙烯醇（PVA）、聚環(huán)氧乙烷（PEO）和纖維素納米纖維（CNF）的靜電紡絲，然后酯化和沉積氮摻雜的TiO₂（N-TiO₂）和TiO₂混合物，制備了該口罩。在0.1倍太陽光模擬照射下（200−2500 nm，106 W·m⁻²）或自然光照10 min下，N-TiO₂/TiO₂光催化口罩細菌抑制率達100%。因此，使用過的口罩可以通過光照重新煥發(fā)活力并重新使用，這是處理使用過的口罩最方便的技術之一。此外，PVA、PEO和CNF之間的分子間相互作用增強了口罩的靜電紡絲能力和機械性能，其彈性是商用一次性口罩的10倍，拉伸強度是商用口罩的2倍。靜電紡納米纖維的多孔結構以及強大的靜電吸引力使其具有透氣性（83.4 L min⁻¹）和優(yōu)越的顆粒過濾性（98.7%）。即使在佩戴120 min后，光催化口罩也具有優(yōu)異的循環(huán)性能、耐磨性和穩(wěn)定的過濾效率。因此，這種口罩可以作為當前口罩的一種很好的替代品，以解決在2019冠狀病毒疾病持續(xù)傳播的情況下對可持續(xù)、可重復使用、環(huán)保和高效個人防護用品的迫切需要。

5、中文標題：通過整合光合電子提取和抗生素誘導促進微藻源光敏劑的產生，從而實現抗生素的光催化降解：從常規(guī)生物處理到一種新型的抗生素廢水輔助處理工藝
引自：Enhanced production of microalgae-originated photosensitizer by integrating photosynthetic electrons extraction and antibiotic induction towards photocatalytic degradation of antibiotic: A novel complementary treatment process for antibiotic removal from effluent of conventional biological wastewater treatment. Xiaoyan Bai, Wanyi Liang, Jian Sun, et al. Journal of Environmental Management 308（2022）114527.

圖5 電刺激和抗生素誘導聯合產生微藻源光敏劑增強TC光解的圖式機制
生物處理廢水中的抗生素殘留物是抗生素抗性基因在環(huán)境中傳播的主要原因。由于高能耗、大量化學品消耗和環(huán)境不友好的加工步驟，傳統的物理化學處理方法被認為是不可持續(xù)的。本研究采用從微藻中提取光合電子與抗生素誘導相結合的新方法，增強微藻源光敏劑的產生，用于光解去除傳統生物處理廢水中的抗生素殘留物。結果表明，光活性物質在細胞外聚合物小球藻的 (EPS)與電極提取的光合電子量呈正相關，這是一個電位依賴性過程，并且可通過四環(huán)素( TC )誘導進一步增強。蛋白質和腐殖酸被認為是 EPS 中的兩種主要光活性物質，在 0.6 V 時累積達到 320 和 24 μg/cm³的高水平，加入 TC 后進一步增加到 380 和 48 μg/cm³ ，分別是無TC時產生的4.7和6.4倍。與市政二級污水中不含 EPS 的 EPS 相比，0.6和0.8 V時產生的EPS導致TC的光敏降解加速1.34倍和1.53倍。TC的復雜雜環(huán)結構被分解為簡單的單環(huán)芳香族化合物，表明其生物毒性和頑固性顯著降低。羥基自由基對TC的光解起主要作用，其次是單線態(tài)氧。該技術為生物廢水處理中抗生素的去除提供了一種新的替代方法。

6、中文標題：二氧化鈦(TiO₂)基光催化劑用于油田采出水處理的研究進展
引自：A Review of Titanium Dioxide (TiO2)-Based Photocatalyst for Oilfield-Produced Water Treatment. Hadi Nugraha Cipta Dharma, Juhana Jaafar, Nurul Widiastuti, et al. Journals Membranes Volume 12 Issue 3
油田采出水(OPW)由于其高濃度的溶解性有機污染物導致高毒性生物蓄積、耐生物降解、致癌性，并抑制水生生物的繁殖、內分泌和非內分泌系統，已成為一個主要的環(huán)境問題。光催化劑光降解技術被認為是一種有前景的可持續(xù)降解OPW污染物的技術，其優(yōu)點包括不需要額外的化學物質，以及通過光降解污染物產生無害的化合物。目前，二氧化鈦(TiO₂)作為一種極具發(fā)展前景的光催化劑，由于其優(yōu)良的光學和電子性能、高化學穩(wěn)定性、低成本、無毒、環(huán)保等優(yōu)點而受到廣泛關注。但由于TiO₂具有較寬的禁帶寬度和較低的量子場，其光活性仍然受到抑制。因此，改性TiO₂的方法可以提高其光催化性能，可能會促進載流子轉移，防止電子和空穴的復合，增強可見光響應。本文綜述了幾種改性TiO₂的方法。綜述了改性TiO₂在OPW處理中的光催化性能。并對改性TiO₂的穩(wěn)定性進行了研究。闡述了TiO₂基光催化劑改性的發(fā)展前景和面臨的挑戰(zhàn)。

7、中文標題：光催化-微生物耦合燃料電池協同降解鄰氯苯酚及其發(fā)電性能研究引自：Wang C, Wu G, Zhu X, et al. Synergistic degradati-on for o-chlorophenol and enhancement of power generation by a coupled photocatalytic-microbial fuel cell system[J]. Chemosp-here, 2022, 293:133517.

圖6 圖文摘要
本文建立了一個分級光催化微生物燃料電池系統(PMFC) ，該系統結合了二氧化鈦光陽極和生物陽極，用以提高基于單室MFC的發(fā)電能力。與傳統厭氧模式相比，PMFC的光陽極可以利用溶液中的氧來提高對鄰氯苯酚(2-CP)的去除效果。最大功率密度由261(MFC)增加到301mw/m²(PMFC)。2-CP(5mg/l)在PMFC中的去除率為76.2% ，高于MFC (19.33%)和光催化(49.23%)。隨著溶解氧濃度的增加，電子-空穴分離效率降低，由于系統的電流密度降低，導致光催化效率低下。隨著光照強度的增加，模式產電菌地桿菌、PHOS-HE36 fam和假單胞菌屬的豐度增加，有助于提高發(fā)電量和2-CP的降解。1,2-二氯苯在PMFC中的唯一檢測中間體表明，微生物可以調節(jié)偶聯體系中2-CP的降解途徑。這些發(fā)現為光催化和微生物發(fā)電相結合的有效降解難降解有機物和同時回收能量提供了一種可行的方法。

8、中文標題：通過用 Y/F/Ag 離子進行三摻雜增強 TiO₂ /SnO₂薄膜的可見光光活性
引自：L Zhao, G Li, F Li, et al. Enhanced visible light photoactivity of TiO₂ /SnO₂ films by tridoping with Y/F/Ag ions[J]. Journal of Rare Earths, 2021(39).

采用改進的溶膠-凝膠法制備了具有優(yōu)異光催化性能的Y、F和Ag三摻雜TiO₂ /SnO₂復合納米晶薄膜（YFAg-TS），并利用X射線衍射（XRD）、差熱和熱重分析（DTA-TG）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）、Brunauer-Emmett-Teller（BET）方法、紫外-可見漫反射光譜（UV-vis-DRS）和光致發(fā)光（PL）進行了表征。根據XRD和DTA-TG結果表明，YFAg-TS催化劑是由銳鈦礦、金紅石和氯銀礦組成的混合相，這有利于提高TiO₂ 的光催化性能。SEM、TEM和BET結果表明，與純TiO₂薄膜相比，YFAg- TS薄膜具有更小的納米粒子、更高的比表面積和更窄的孔徑。XRD和TEM結果表明，一部分釔可以進入TiO₂晶格，導致晶格畸變。XPS結果證實了YFAg-TS樣品中存在Y³⁺態(tài)，Y³⁺離子可以作為電子的俘獲位點，加速電子和空穴的分離。紫外-可見吸收光譜結果表明，與純TiO₂薄膜相比，YFAg-TS薄膜具有明顯的吸收邊位移和較窄的禁帶（2.70eV）。PL結果表明，在所有樣品中，YFAg -TS薄膜具有最高的光生電子和空穴分離效率和電荷轉移效率。通過監(jiān)測甲基綠和甲醛溶液的降解情況，評估了YFAg-TS的光催化活性。結果表明，YFAg-TS薄膜具有較高的穩(wěn)定性和優(yōu)異的光催化性能。本文討論了YFAg-TS薄膜可能的協同光催化機理。

9、中文標題：界面相互作用對NiO/TiO₂光催化劑原位重構的影響
引自：Yuanxu Liu a,b,* , Fei Fang b , Xiao Sun b , Weixin Huang b,*
Interfacial interaction-dependent in situ restructure of NiO/ TiO₂ photocatalysts. Applied Surface Science

圖7 圖文摘要

復合光催化劑在光催化反應過程中經常發(fā)生原位重組。在此，我們報道了通過離子交換法制備的 NiO/TiO₂ 光催化劑的 NiO-TiO₂ 界面相互作用強烈影響原位重組過程。隨著Ni負載量的增加，依次得到TiO2負載的NiO納米粒子、TiO₂（核）-NiO（超薄殼）和TiO₂（核）-NiO（超薄殼）負載的NiO納米粒子。在光催化反應中，TiO₂負載的NiO納米顆粒和TiO₂（核）-NiO（超薄殼）由于NiO-TiO₂界面的強相互作用而穩(wěn)定，而TiO₂（核）-NiO（超薄殼）負載的NiO納米顆粒被還原為 Ni納米粒子，從而增強了光催化活性。這些發(fā)現將非均相熱催化和光催化與依賴于界面相互作用的原位重組現象聯系起來。