可見光照實現了對芬頓催化劑反應機理的有效調控

近日，中科院大連化學物理研究所研究員王軍虎團隊通過可見光照實現了對鋅鐵雙氧化物類芬頓催化劑反應機理的有效調控，為多相催化劑在類芬頓反應中反應路徑從自由基到非自由基的轉變提供了新策略。相關成果發表在《化學工程雜志》上。

因各種無機陰離子或高濃度有機物對類芬頓反應中自由基基團的猝滅，限制了其在工業應用中的價值。但是非自由基主導的體系可以有效地克服上述限制，在廣泛存在的水中基質干擾下，對污染物的降解表現出高活性。因此，開發價格低廉、環境友好的非自由基主導的類芬頓催化劑是目前研究的重點之一。

本工作中，團隊通過在環境氣氛下煅燒Zn1-xFex-Fe普魯士藍類似物，制備了一系列Zn-Fe雙氧化物。通過穆斯堡爾譜并結合其它各種常規表征，揭示了樣品ZFO-1和4由納米復合的ZnFe2O4和ZnO組成，而ZFO-2和3由ZnFe2O4和Fe2O3組成。研究發現，在可見光和過氧單硫酸鹽共存的條件下，以及在高濃度天然有機物腐殖酸、各種無機離子和模擬實際廢水體系中，Zn-Fe雙氧化物僅浸出微量鐵，對各種有機污染物的氧化去除表現出優異的催化性能。在可見光照下，Zn-Fe雙氧化物顯示出不同于以往自由基機理的類芬頓催化劑的性能，對各種離子以及腐殖酸表現出良好的抗性，說明可見光照對其類芬頓反應的發生發揮著重要的作用。

以上對比實驗以及自由基捕獲實驗和電子順磁共振譜結果顯示，光誘導的電子和空穴可以觸發PMS的高效活化，從而在Zn-Fe雙氧化物上，將反應路徑從暗箱條件下的自由基主導路徑轉變為可見光照條件下的單線態氧主導的非自由基路徑。

該工作為利用太陽能調節基于PMS的高級氧化工藝中的自由基和非自由基路徑提供了新策略。