卤代有机污染物的光化学降解

包括全氟或部分氟代化合物（PFCs）、氯代有机物（COCs）以及溴代有机物（BOCs）等的卤代有机污染物（halogenated organic contaminants,HOCs）排放到环境中会表现出持久性有机污染物的特征,因此涉及HOCs性质、光吸收与量子效应、材料与界面特性、环境条件等方面优化的光化学清除方法成为一个重要的研究方向。基于此,本文归纳分析了光激发催化剂产生活性物种如h_VB⁺、e_CB^-、 ·OH、e_aq^-等氧化或还原全氟辛酸、多氯联苯、多溴联苯醚的反应机理及直接光解机理,指出HOCs的光化学降解主要是通过其与活性物种之间电子转移或其激发态光致还原脱卤来实现,认为光催化材料和反应过程优化设计是影响光催化降解HOCs的重要因素。基于目前已经取得的研究发现与成果,从界面电子转移、材料能带信息、反应与分离集成化等方面提出本领域未来学术与技术层面值得深入探索的关键问题。     

α-卤代酮的脱卤新方法

报道了一种以乙醇为溶剂,在锌粉和甲酸铵催化下的α-卤代酮的脱卤新方法。该体系也适用于α,α-二卤代酮和卤代苄的脱卤反应,产物结构结构经~1H NMR,IR和MS(ESI)确证。     

超声-光催化降解水中有机污染物

超声-光催化是一项近年发展起来的废水处理的新型高级氧化技术。该技术利用超声的空化效应、自由基效应以及机械效应强化光催化的催化效能,实现超声和光催化对水中有机污染物的协同降解。本文从水中有机污染物的超声-光催化降解机理、降解动力学、影响因素（光催化剂类型和投加量、超声频率和强度、溶液pH值、温度、反应物初始浓度、溶解性气体和离子强度）和反应器类型（悬浮型、固定床型）4个方面介绍了相关研究进展,提出了目前存在的主要问题,并展望了超声-光催化降解水中有机污染物的发展方向。     

杂多酸光催化降解有机污染物

本文综述了杂多酸对有机污染物的光催化降解,包括自身光致催化作用,半导体协同光催化作用,H₂O₂存在下的类Fenton反应和超声辅助催化作用。杂多酸与有机物反应的机理主要是电子-空穴对的产生和·OH等自由基的生成。概述了杂多酸的结构类型和杂多酸光催化作用的优点和局限性,提出利用掺杂调变杂多酸的晶体结构,降低其能带宽度,提高光催化作用反应的量子效率;探索杂多酸与其它电子受体的组合,特别是与具有可见光活性的物质的组合,以扩大光响应范围,实现可见光催化反应。     

铁基金属-有机骨架及其复合物高级氧化降解水中新兴有机污染物

新兴有机污染物(Emerging organic contaminants,EOCs)是对人体健康及生态环境具有潜在或实质威胁的新型化学污染物.由于其被频繁使用且能在水生生态系统中持久性存在而对水生生物健康和安全造成严重威胁,故引起大众越来越多的关注.以活性污泥法为代表的传统水处理工艺通常不足以消除这些新兴有机污染物....     

有机氧化还原反应的氧化值法

用氧化值的概念讨论了有机氧化还原反应,并把有机氧化还原反应中的氧化值法推广到无机氧化还原反应中。     

亲水性FePt纳米颗粒协同催化有机污染物的降解

以半胱氨酸为配体,采用一锅法简便合成了亲水性的FePt纳米颗粒(NPs).超小的FePtNPs对水中常见有机污染物表现出良好的催化降解性能,以NaBH₄为还原剂时可实现对染料罗丹明B(RhB)和有害物质4-硝基苯酚(4-NP)的有效还原;以H₂O₂为氧化剂时可实现亚甲基蓝(MB)的高效降解.实验结果表明,FePtNPs对3种有机污染物的降解率均高于90%.对Fe Pt原子对之间的协同催化机理进行了探讨,揭示了不同反应体系中微观反应历程和催化机理的区别.磁性测试结果表明,FePt催化剂可以通过外加磁场进行收集并重复利用,解决了催化剂二次污染问题.该研究为设计合成绿色环保催化剂提供了思路.     

FeCl3催化羰基化合物的还原卤代反应

在甲基二氯硅烷作用下, FeCl₃能催化羰基化合物(醛、酮)的还原氯代反应, 得到相应的氯代产物; 在甲基二氯硅烷、PBr₃或NaI作用下, FeCl₃可以催化羰基化合物(醛、酮)的还原溴代或碘代反应, 分别以良好的收率得到相应的溴代烷或碘代烷.     

半导体光催化降解废水有机污染物概述

半导体多相光催化降解废水有机污染物是一个备受环境科学工作者关注的领域。文章简要地阐述了半导体的光电化学特性、有机物的光催化降解机理及其动力学、半导体光催化剂的改性方法及原理等 ,并讨论了半导体光催化技术当前的发展方向     

挥发性有机污染物光催化氧化动力学中的L-H模型*

挥发性有机污染物的光催化氧化（PCO）过程反应动力学多数符合L-H模型。本文综述了近年来在L-H模型基础上提出的改进的动力学模型的研究进展。除流速、污染物的初始浓度外,光强度、相对湿度、反应器系数、对流传质系数、电子-空穴对的结合速率以及中间产物等因素对PCO反应同样起不可忽略的作用;分析了通过反应动力学模型判断光催化反应速率控制步骤的方法;总结了适用于L-H模型的实验条件如反应器类型、催化剂、光源、污染物类型等。     

漆酶催化氧化水中有机污染物*

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶, 属于铜蓝氧化酶蛋白, 能催化氧化多种难降解的有机污染物。漆酶催化氧化水中有机污染物具有底物广泛、能耗低、易操作、环境友好等优点,是一项前景广阔的生物处理技术。本文综述了漆酶对水中有机污染物的催化降解,主要从漆酶的化学组成、结构、催化降解机理、漆酶的固定化、影响因素（溶液pH值、温度、金属离子、营养因子、有机溶剂、漆酶的浓度、底物的初始浓度等）、降解的动力学以及漆酶在处理水中有机污染物的应用等五个方面介绍了相关的研究进展。漆酶催化氧化有机物的机理主要表现在底物自由基中间体的产生和氧气还原成水两个方面。本文提出了目前漆酶催化氧化水中有机污染物存在的主要问题,并展望了漆酶降解水体中有机污染物的发展方向。     

基于硫酸根自由基的先进氧化活化方法及其在有机污染物降解上的应用

基于硫酸根自由基(SO₄^.-)的先进(高级)氧化法(AOPs)因其对新型有机污染物的高降解能力和高适应性而受到越来越多的关注。相比羟基自由基(·OH),SO₄^.-的选择性更好、还原电位更高、半衰期更长、pH范围更宽且成本更低,因而能更有效的降解污染物。SO₄^.-可由过一硫酸盐(PMS)或过二硫酸盐(PDS)等过硫酸盐(PS)通过热、机械化学、过渡金属、碳质材料、碱、紫外(UV)或电化学等方法活化产生。本文分析了不同活化方法的优缺点及其应用于有机污染物降解上的研究进展,总结了SO₄^.-降解含不同官能团污染物的三种机理(加成作用、夺氢作用和直接电子转移),并综述了SO₄^.-降解持久性有机污染物(POPs)、“伪持久性有机污染物”——药物和个人护理品(PPCPs)及有机染料三大类有机污染物的降解途径、降解产物及其研究进展,最后展望了该技术未来的研究方向。     

钴催化过一硫酸氢盐降解水中有机污染物:机理及应用研究

钴/过一硫酸氢盐(Co/PMS)是为了克服Fenton技术的诸多缺陷而基于类Fenton思路(过氧化物+过渡金属)建立起来的一种高级氧化技术。该体系具有Co用量少(μg/L数量级),产生的SO₄^-·氧化还原电位高,能够在广泛的pH范围(2-9)降解有机污染物,反应后不产生污泥等优点,在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。本文从自由基链式反应、溶液pH、阴离子效应、光照条件、反应气氛及固液两相交换六个方面分析了Co/PMS体系降解水中有机污染物的机理,并在此基础上综述了Co/PMS (黑暗条件)、UV/Co/PMS、Vis/Co/PMS三类均相Co/PMS体系以及Co氧化物催化、Co负载催化两类非均相Co/PMS体系降解水中有机污染物的国内外研究进展,并就存在的问题提出了展望。     

Indirect Oxidation of Organic Substances by Intermediates of the Oxygen Reduction

Results of two urgent and practically important directions of research on the indirect oxidation of organic compounds by highly reactive intermediates generated electrochemically from oxygen (HO₂ ^–, HO₂ ^·, HO^·) are considered and orderly arranged. The studies in question are the indirect synthesis and mineralization of organic toxicants in waste water.     

Progress of Copper-based Nanocatalysts in Advanced Oxidation Degraded Organic Pollutants

To address global pollution caused by contaminants in water bodies, it is crucial to develop an efficient and environmentally friendly treatment process for wastewater from various industries. Advanced oxidation processes (AOPs) have proven to be highly effective in wastewater treatment due to their high oxidation efficacy and the absence of secondary pollutants. Different methods such as ozone, Fenton, electrochemical, photolysis, and sonolysis can be used in AOPs to degrade emerging pollutants that are resistant to conventional methods. In recent years, nanotechnology has emerged as a viable solution, with various nanomaterials being developed for wastewater treatment. Among them, copper-based nanocatalysts have shown great potential in AOPs. This review focuses on the progress and mechanisms of copper-based nanocatalysts in wastewater treatment via AOPs. It also discusses the challenges associated with oxidation, electrochemistry, Fenton, and photocatalysis in wastewater treatment processes. Copper-based nanocatalysts can be modified to enhance their catalytic activity, selectivity, and stability, leading to improved performance in wastewater treatment. They have shown promising results in degrading pollutants like pharmaceuticals, pesticides, and dyes. However, the practical application of these nanocatalysts still faces challenges, including the high cost of synthesis, potential nanoparticle toxicity, and scalability issues. More research is needed to address these challenges and improve the utilization of copper-based nanocatalysts in wastewater treatment. In addition, Cu-based catalysts with magnetic properties offer the advantage of easy recovery and reusability in wastewater treatment. They can also be incorporated into catalytic membranes, forming efficient systems for recycling. Heterogeneous catalysts with diverse structures, including ternary or quaternary systems, are widely used. However, challenges remain in identifying suitable coupling pairs and understanding the complex processes involved in constructing heterogeneous interfaces without generating defects. Therefore, a thorough understanding of the catalyst‘s band structure is crucial for developing efficient heterogeneous structures. Furthermore, cost implications of synthesis methods and raw materials should be considered in the preparation of transition metal catalysts, and relevant cost analysis data is needed for optimizing the degradation of pollutants. In conclusion, copper-based nanocatalysts hold great potential in AOPs for wastewater treatment. With their magnetic properties, Cu-based catalysts offer the advantage of easy recovery and reusability. However, challenges such as high synthesis costs, nanoparticle toxicity, and scalability issues need to be addressed. Further research is needed to overcome these challenges and optimize the utilization of copper-based nanocatalysts in wastewater treatment processes.     

Ag/MgO串联协同催化降解偶氮染料

以纳米氧化镁为载体,采用浸渍法制备过渡金属负载型催化剂。测试其对染料的降解性能后筛选出了效果最优的催化剂Ag/MgO,并采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、扩展X射线吸收精细结构谱（EXAFS）以及X射线吸收近边结构（XANES）等表征方法对该催化材料的结构特征、微观形貌进行分析。通过表征分析发现Ag是以纳米簇的形式均匀地分散在MgO表面,Ag和Mg之间形成了双金属位点,且催化剂中Ag的电子密度较高,从而具有较高的催化活性。在甲醛溶液中,在室温、无需光热等条件下即可高效降解偶氮染料AR1。该反应体系中影响降解效果的因素主要是温度和甲醛浓度,温度升高,降解效率增大,但甲醛浓度有最优值（1 mol·L^-1）。通过自由基捕获实验测得反应中有2种自由基在发挥作用,即具有还原性的氢自由基和具有氧化性的超氧自由基,它们的协同作用可以将染料分子中的显色基团（—N=N—）轻易地破坏,这种“还原-氧化”的协同作用机制提高了反应效率。此外,醛类也是常见污染物之一,将其作为助剂的同时达到了“以污治污”的效果。     

Ag/MgO串联协同催化降解偶氮染料

以纳米氧化镁为载体,采用浸渍法制备一系列过渡金属负载型催化剂.测试其对染料的降解性能后筛选出了效果最优的催化剂Ag/MgO,并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)以及X射线吸收近边结构(XANES)等表征方法对该催化材料的结构特征、微观形...     

MXene-Based Photocatalysts in Degradation of Organic and Pharmaceutical Pollutants

These days, explorations have focused on designing two-dimensional (2D) nanomaterials with useful (photo)catalytic and environmental applications. Among them, MXene-based composites have garnered great attention owing to their unique optical, mechanical, thermal, chemical, and electronic properties. Various MXene-based photocatalysts have been inventively constructed for a variety of photocatalytic applications ranging from pollutant degradation to hydrogen evolution. They can be applied as co-catalysts in combination with assorted common photocatalysts such as metal sulfide, metal oxides, metal–organic frameworks, graphene, and graphitic carbon nitride to enhance the function of photocatalytic removal of organic/pharmaceutical pollutants, nitrogen fixation, photocatalytic hydrogen evolution, and carbon dioxide conversion, among others. High electrical conductivity, robust photothermal effects, large surface area, hydrophilicity, and abundant surface functional groups of MXenes render them as attractive candidates for photocatalytic removal of pollutants as well as improvement of photocatalytic performance of semiconductor catalysts. Herein, the most recent developments in photocatalytic degradation of organic and pharmaceutical pollutants using MXene-based composites are deliberated, with a focus on important challenges and future perspectives; techniques for fabrication of these photocatalysts are also covered.