Chem：MoS2等硫化物共催化提升污染物降解效率

纳米技术

2020-07-22

先进的氧化工艺（Advanced oxidation process）是一种通过H₂O₂产生的·OH自由基消除污染物的方法，但是这种方法的广泛使用仍然没有实现，原因在于H₂O₂分解过程缓慢所导致。因此，华东理工大学张金龙、美国加州大学河滨分校殷亚东等报道了一种通过硫化物（MoS₂, WS₂, Cr₂S₃, CoS₂, PbS, ZnS）作为共催化剂，在H₂O₂分解反应过程中显著提高了效率，明显降低了氧化反应过程中所需的H₂O₂、Fe²⁺量。

本文要点：

（1）

在该反应过程中，硫化物中不饱和的界面硫位点捕获氢物种生成H₂S，并暴露金属位点，提高Fe³⁺/Fe²⁺还原反应决速步的反应速率。同时，在光照作用中，该反应速率进一步提高。作者发现，在该催化反应过程中，催化剂起到双重催化作用。这种催化作用在商业订购的硫化物纳米粉末中即可实现，同时当进行纳米化处理后，硫化物催化剂的催化活性得以进一步提高。

（2）

作者发现在还原Fe³⁺为Fe²⁺的反应中，反应速率遵循顺序为：WS₂>CoS₂>ZnS>MoS₂>PbS>Cr₂S₃>convertional Fenton。作者对工业量级别的降解RhB反应情况进行考察，特别对MoS₂的实际反应活性进行探讨，结果显示当加入MoS₂后，反应的速率常数为3.7×10^-2 s^-1；未加入MoS₂的反应速率常数仅为0.2×10^-2 s^-1。

作者介绍：

殷亚东，分别在1996年，1998年于中国科技大学分别获得学士学位，硕士学位。2002年于美国华盛顿大学获博士学位（导师为夏幼南教授），之后在美国加州大学伯克利分校与劳伦兹伯克利国家实验室工作（导师为A. Paul Alivisatos院士）。目前为美国加州大学河滨分校（University of California，Riverside）终身教授。

网站：http://faculty.ucr.edu/~yadongy/

参考文献

Mingyang Xing, Wenjing Xu, Chencheng Dong, Yaocai Bai, Jingbin Zeng, Yi Zhou, Jinlong Zhang, Yadong Yin*

Metal Sulfides as Excellent Co-catalysts for H₂O₂ Decomposition in Advanced Oxidation Processes, Chem 2020

DOI：10.1016/j.chempr.2018.03.002

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929418301153