近日，同濟大學環境科學與工程學院教授凌嵐團隊提出了一種凈化水體中有機污染物的全新解決方案，通過光催化生成自由基的選擇性調控，大大提升了污染物的降解效率。相關研究在線發表于美國《國家科學院院刊》。
光催化分子氧活化技術能在太陽光作用下產生電子和空穴，并將氧氣活化為具有高污染物氧化能力的活性氧物種，從而解決水體中抗生素等有機污染物的凈化問題。一方面減少光生電子-空穴對之間的相互糾纏，另一方面抑制電子和空穴在傳輸過程中的再復合，顯著提升光催化分子氧活化過程中的自由基產率，從而提升水體有機污染物的凈化效率。
研究團隊以碳氮材料作為研究模板，通過在該材料中同時引入氰基和鈉，制得具有高電子-空穴分離能力的新型材料。氰基的引入能吸引光生空穴，從而降低了光生電子-空穴對之間的相互紐帶。在氰基和鈉的協同作用下，電子能快速遷移至反應位點附近。鈉的加入使碳氮材料能捕獲這些遷移中的電子，用于后續的氧氣活化反應，從而極大程度抑制電子和空穴的復合過程。該材料展現出了97.6%的自由基選擇性，對抗生素、塑化劑、農藥等污染物均具有良好的去除能力。
圖片來源：《國家科學院院刊》
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