近日，課題組在基于有機(jī)-無機(jī)光催化薄膜的平板廢水凈化處理方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Synergistically electronic interacted PVDF/CdS/TiO2 organic-inorganic photocatalytic membrane for multi-field driven panel wastewater purification”為題發(fā)表在環(huán)境與能源領(lǐng)域一區(qū)TOP期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》上，碩士生廖國成為本研究的主要完成人。感謝國家自然科學(xué)基金（22376131）的經(jīng)費(fèi)支持！該研究的發(fā)表極大地推進(jìn)了我校化學(xué)學(xué)科的影響力。
圖1 復(fù)合光催化薄膜制備及性能
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量對環(huán)境不友好的廢水，對生態(tài)系統(tǒng)造成很大的威脅。六價(jià)鉻(Cr(VI))被WHO國際癌癥研究中心列為A類致癌物，主要產(chǎn)生于電鍍、毛紡染整、皮革鞣制、防腐、涂料生產(chǎn)等領(lǐng)域。因此，解決Cr(VI)廢水污染事關(guān)民生安全，符合綠色可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。三價(jià)鉻(Cr(III))是生物體所需的微量重金屬離子，所以將Cr(VI)還原成Cr(III)可以有效解決Cr(VI)廢水的污染危害。然而，需要注意的是，含鉻廢水中常含有豐富的有機(jī)物，水體中的Cr(III)很容易與有機(jī)物絡(luò)合形成有機(jī)鉻絡(luò)合物，過量時(shí)也會引起人體的過敏癥狀。因此，在解決Cr(VI)廢水污染的同時(shí)，也應(yīng)重視有機(jī)鉻的二次危害。
太陽能驅(qū)動的廢水凈化技術(shù)是解決水體污染物危害的有效策略。本研究將優(yōu)化的高活性CdS/TiO2異質(zhì)結(jié)與有機(jī)鐵電PVDF復(fù)配，通過靜電紡絲工藝制備出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和可隨意裁剪的復(fù)合光催化薄膜，獲得了高效的Cr(VI)還原與協(xié)同有機(jī)物降解催化活性，可在弱光強(qiáng)（74.1 mW·cm-2）光照下進(jìn)行快速和持久的含鉻廢水凈化處理，免除二次污染的危害。為更好地推動光催化技術(shù)在廢水處理方面的實(shí)際應(yīng)用，本研究構(gòu)建了基于該復(fù)合光催化薄膜的平板廢水凈化處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了含鉻廢水的有效凈化處理。本研究通過膜材料輔助的平板反應(yīng)技術(shù)為光催化廢水凈化處理提供了新方法。
圖2 復(fù)合光催化薄膜微結(jié)構(gòu)、性能及其平板廢水凈化系統(tǒng)的性能表現(xiàn)和機(jī)理
文章信息：
Li*, G. Liao, W. Duan, F. Gao, Y. Wang, R. Cui, X. Wang, C. Wang*, Synergistically electronic interacted PVDF/CdS/TiO2 organic-inorganic photocatalytic membrane for multi-field driven panel wastewater purification, Appl. Catal. B-Environ. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124108