环建学院张晓东副教授在环境催化领域取得重要进展

时间:2022-08-03浏览:178编辑:摄影:    通讯员:设置

环境催化技术被认为是理想的环境污染治理技术,对推动我国大气和水环境修复及生态平衡的发展至关重要。环建学院张晓东副教授长期致力于光/热/Fenton等绿色催化技术的研究,通过设计各类高效纳米级环境功能型材料,系统地用于气相及液相有机污染物的深度矿化,实现对环境污染物的处理与资源化。近期,张晓东副教授在催化降解气/液相有机污染物领域的材料设计研发及污染物降解机理探究方面取得了一系列创新性成果。

在光催化降解VOCs领域,张晓东副教授针对UiO-66中光生电子的配体-金属电荷转移跃迁并不令人满意等问题,证明了通过Zr-P键提供的原子级电子传输通道,增强UiO-66中的Zr原子向黑磷的电荷转移;通过原位红外技术与色谱-质谱联用等表征手段,阐明甲苯与邻二氯苯在该体系下的降解机制。相关研究成果以“稳定黑磷封装在多孔网状UiO-66中促进电荷转移以实现光催化氧化甲苯和邻二氯苯:性能、降解路径和机理”(Stable black phosphorus encapsulation in porous mesh-like UiO-66 promoted charge transfer for photocatalytic oxidation of toluene and o‐dichlorobenzene: Performance, degradation pathway, and mechanism)为题发表在国际高水平期刊《ACS 催化》(ACS Catalysis,DOI:10.1021/acscatal.2c01375,中科院大类一区)上。


BP-UiO的光催化反应机制


在催化氧化VOCs领域,因反应条件复杂,单原子或簇催化剂的失活对其实际应用构成了重大挑战。张晓东副教授与材化学院徐京城助理研究员、上海交通大学崔立峰教授合作,制备出超低Pd负载(0.05 wt%)的Pd-UiO-66表现出优异的催化甲苯活性和抗水(10.0 vol%)性;并证明了Pd物种的协同效应是Pd-U-H-O催化剂优异活性及稳定性的主要因素。相关研究成果以“调节UiO-66中的Pd物种增强甲苯催化降解:Pd物种的协同作用”(Boosting toluene oxidation by the regulation of Pd species on UiO-66: Synergistic effect of Pd species)为题发表在国际高水平期刊《催化学报》(Journal of Catalysis,DOI: 10.1016/j.jcat.2022.06.015,中科院大类一区)上。


Pd-UiO-66的反应机制


在类Fenton催化降解液相污染物领域,张晓东副教授与环建学院杨一琼副教授合作,制备三种不同阴离子来源合成的普鲁士蓝类似物。研究结果证明类Fenton催化性能可以通过调节表面活性电子结构而得到明显的提高,并且碳酸氢盐可以通过减弱过硫酸盐的键解离来促进有机物的降解。相关研究成果以“电子结构调控和碳酸氢盐强化Co-Co PBA类芬顿反应性能”(Electron structure modulation and bicarbonate surrounding enhance Fenton-like reactions performance of Co-Co PBA)为题发表在国际高水平期刊《危险材料杂志》(Journal of Hazardous Materials,DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.129372,中科院大类一区)上。


Co-Co PBA的类Fenton催化降解PNP的主要反应机制


在光催化降解液相污染物领域,张晓东副教授与环建学院刘宁副教授、上海大学唐量教授合作,通过简单的溶剂热法在MIL-88B(Fe)前驱体上制备了几种新型铁基复合材料,并将其应用于过硫酸盐(PS)活化剂和光催化剂,以协同去除水中的布洛芬(IBP)。该研究为合理设计ReSFe以及SnSFe复合材料作为光辅助芬顿型催化剂提供了一种新方法,在废水处理中具有潜在应用。相关研究成果以“ReS2/MIL-88B(Fe)可见光催化活化过硫酸盐高效降解布洛芬的研究:实验和理论研究相结合”(Insights into the photocatalytic activation persulfate by visible light over ReS2/MIL-88B(Fe) for highly efficient degradation of ibuprofen: Combination of experimental and theoretical study)为题发表在国际高水平期刊《分离和纯化技术》(Separation and Purification Technology,DOI: 10.1016/j.seppur.2022.121545,中科院大类二区)上;相关研究成果还以“SnS2/MIL-88B(Fe) Z型异质结在可见光辅助下激活过硫酸盐以增强降解布洛芬”(Visible-light-assisted persulfate activation by SnS2/MIL-88B(Fe) Z-scheme heterojunction for enhanced degradation of ibuprofen)为题发表在国际高水平期刊《胶体和界面科学杂志》(Journal of Colloid And Interface Science,DOI: 10.1016/j.jcis.2022.06.099,中科院大类一区)上。


ReSFe-0.2/PS/light体系中可能的催化机制


SnSFe-0.5/PS/Vis体系中可能的催化机制


论文链接:

1. https://doi.org/10.1021/acscatal.2c01375

2. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.06.015

3. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129372

4. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121545

5. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.06.099


供稿:环建学院

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