项目名称: 基于BiOX(X=Cl、Br、I)构建光生空穴直接氧化的高效降解体系去除水体中全氟羧酸和全氟磺酸研究

项目编号: No.41503124

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 地质学

项目作者: 宋洲

作者单位: 湖北省地质调查院

项目金额: 21万元

中文摘要: 全氟羧酸和全氟磺酸是一类新兴的持久性有机污染物,传统围绕羟基自由基产生开展的高级氧化技术不能实现其有效降解,急需建立新型高效的氧化降解方法。本项目根据全氟羧酸和全氟磺酸的分子结构特征,采用新型层状材料BiOX(X=Cl、Br、I)为光催化剂,通过光生空穴直接氧化的方法实现其有效降解。在光照条件下,催化剂的层状结构有利于降低光生空穴与光生电子的复合,表面弱的Bi-O键导致产生的氧空位所介导的吸附能够有效抑制光生空穴向羟基自由基的转变;同时,调控催化剂的暴露晶面、形貌以及生长维度能够促进氧空位的产生,进一步提高氧化降解全氟羧酸和全氟磺酸的能力。研究水质对全氟羧酸和全氟磺酸降解效率的影响及干扰消除方法,进而提出一种高效氧化降解去除污染水体中全氟羧酸和全氟磺酸的新方法。本项目通过界面化学手段调控进攻氧化物种种类及其浓度,实现难降解全氟羧酸和全氟磺酸有机污染物的高效降解,具有重要科学意义和经济效益。

中文关键词: 全氟羧酸;全氟磺酸;卤氧化铋;空穴氧化;降解

英文摘要: Perfluorinated carboxylic acids and perfluorooctane sulfonic acids, as a kind of new persistent organic pollutants, are resistant to the traditional advance oxidation technologies which focus on the hydroxyl radicals generation. Therefore, it is urgent to establish a new effective method to degrade perfluorinated carboxylic acids and perfluorooctane sulfonic acids in an oxidative way. In this research project, the efficient photogenerated holes direct oxidation system with BiOX(X=Cl、Br、I) will be adopted on the basis of the character of perfluorinated carboxylic acids and perfluorooctane sulfonic acids. Under light irradiation, the layer structure of BiOX(X=Cl、Br、I) can separate the photogenerated hole-electron pair efficiently. Besides, due to the low bond energy and long bond length of the Bi-O bond, the exposed oxygen atoms on the surface of BiOX(X=Cl、Br、I) can escape from lattice to form vacancies which binds the target substrate tightly by inserting the O atom of –COOH or –SO3- into the position of vacancy and thus facilitate the hole direct oxidization degradation of perfluorinated carboxylic acids or perfluorooctane sulfonic acids. Meanwhile, the regulation of the exposed crystal face, morphology and growth dimension can further improve these compounds degradation by increasing the concentration of oxygen vacancy of BiOX(X=Cl、Br、I). The impact of water quality on the degradation efficiency of perfluorinated carboxylic acids and perfluorooctane sulfonic acids is investigated and the related elimination methods for interferences are proposed. Hence, a new method of photogenerated hole direct oxidation degradation of perfluorinated carboxylic acids and perfluorooctane sulfonic acids will be established. The type and concentration of the photo-generated radical species for the perfluorinated carboxylic acids and perfluorooctane sulfonic acids degradation is controlled by the interface chemistry, which realizes the effective oxidative degradation. This is very significant in sciences, and it will bring great benefit to environment and economy.

英文关键词: perfluorinated carboxylic acids;perfluorooctane sulfonic acids;bismuth oxyhalides;holes oxidation;degradation

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