第一作者:Li Li 通讯作者:刘蓓 研究助理教授/王钟颖 副教授 通讯单位:南方科技大学环境科学与工程系 DOI:10.1016/j.cej.2022.135866 基于过氧单硫酸盐 (PMS) 的高级氧化工艺 (AOP) 在废水处理中受到越来越多的关注,这归因于其对有机污染物的高效去除。我们的研究表明,单层 MoS2 通过一个电子转移表现出非常有效的 PMS 活化,因此表现出优异的橙色 II (OII) 降解性能。通过自由基猝灭实验和 EPR 光谱法检测到硫酸根 (SO4∙−) 和羟基自由基 (∙OH) 作为活化反应体系中的主要活性氧 (ROS)。更重要的是,我们注意到过量添加以 1T 为主的 MoS2 对 SO4∙- 和 ∙OH 有淬灭作用,导致 OII 降解效率下降。与以1T为主的MoS2相比,2H-MoS2纳米材料是一种较弱的自由基猝灭剂,由于其更好的化学稳定性和吸附性,表现出更好的有机染料污染物降解性能。此外,制备了排列整齐的 MoS2 纳米片叠层以保护氧化表面/边缘,这削弱了 ROS 猝灭效应,从而提高了 OII 去除能力。首次系统研究了MoS2纳米片的双重作用,即激活PMS和淬灭自由基。同时,保护氧化活性位点被证明是抑制ROS猝灭效应以提高PMS-AOPs降解性能的可行途径,从而为活化剂设计提供了新的视角。 在本研究中,我们剥离了单层 MoS2 (SL-MoS2) 纳米片作为活化剂,并选择了橙色 II (OII),一种剧毒和致癌的偶氮染料广泛用于纺织工业,作为 PMS-AOPs 中具有代表性的有机染料污染物。对 SL-MoS2 纳米材料的 PMS 活化和 OII 降解进行了系统研究,以评估 MoS2/PMS 体系的降解性能。在不同浓度的 MoS2 (0.83–33.33 mg/L)、PMS (0.65–2.60 mM) 和 OII (50–200 μM) 中研究了 OII 的降解动力学;为了阐明活化和降解的潜在机制,实施了自由基猝灭实验和电子顺磁共振 (EPR) 以确定负责任的自由基;为了阐明 MoS2 纳米片的双重作用,监测了 MoS2 的溶解,并通过 TEM 和 XPS 表征了纳米片的形态和相组成变化。最后,比较了以 1T 为主的 MoS2 纳米片和 2H-MoS2 纳米片激活的降解性能,以探讨物相组成对 PMS 活化和污染物降解效率的作用。
在这项研究中,制备了单层 MoS2 纳米片来激活 PMS 以降解 OII。PMS活化和ROS猝灭的机理总结如下:PMS吸附在MoS2表面,使O-O键拉长并断裂,生成SO4∙-和∙OH,降解OII;我们首次报道了 MoS2 可以通过表面缺陷和边缘同时淬灭部分自由基,这种副反应在 1T 为主的 MoS2 过量的情况下更为明显,导致显着下降OII 降解性能。2H-MoS2具有更好的化学稳定性和更强的染料吸附能力,被认为是一种较弱的自由基猝灭剂,因此表现出比1T主导的MoS2更好的OII降解性能。由于较弱的淬火效应和较少的离子浸出,在 PMS-AOP 的情况下,2H 相可能是 MoS2 材料的有利选择。此外,通过调节氧化活性位点保护与对齐的 MoS2 堆栈实现的 ROS 猝灭效应,可以提高污染物去除能力。我们的研究揭示了 MoS2 纳米材料在 PMS 活化中的猝灭效应,并为 PMS-AOPs 中的活化剂设计提供了新的视角。 Li Li, Qi Han, Li Wang, Bei Liu, Kunkun Wang, Zhongying Wang, Dual roles of MoS2 nanosheets in advanced oxidation Processes: Activating permonosulfate and quenching radicals, Chemical Engineering Journal, 2022, https:///10.1016/j.cej.2022.135866 ![]() 声明:本公众号仅分享前沿学术成果,无商业用途。如涉及侵权,请立刻联系公众号后台或发送邮件,我们将及时修改或删除! |
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