我院劉艷彪教授課題組在環境領域頂刊ES&T上發表封面文章
發布時間：2023-06-14
近日😓，我院劉艷彪課題組在流體電化學領域取得新進展🙍🏻♂️。相關成果以“Copper nanowire networks: An effective electrochemical peroxymonosulfate activator toward nitrogenous pollutants abatement”為題發表在環境領域頂刊《Environmental Science & Technology》上👏，並入選期刊封面🦸🏿。
含氮芳香族雜環化合物具有低濃度、高毒性和難降解等汙染特征，如何高效去除這類汙染物是環境領域的研究熱點與難點。基於過硫酸鹽（PMS）活化的高級氧化技術已被證明是一種有前景的水處理技術。然而，緩慢的反應動力學和額外的化學品投加極大限製了該技術的實際應用👨🏽✈️。
針對以上問題，劉艷彪教授團隊研發了一種選擇性去除水中含氮汙染物的流體電化學系統🦸🏻。該團隊設計製備了兼具高導電性和多孔性的銅納米線（CuNW）材料，可同時作為催化劑👷🏿♂️、膜電極和過濾介質使用。在輔助電場作用下🐂，暴露的Cu{111}晶面可靶向誘導原子氫（H*）生成，進而促使PMS過氧鍵裂解為自由基（如HO•和SO4•−）。同時，在含氮汙染物（如磺胺甲惡唑，SMX）的參與下，SMX分子的含N基團和Cu位點間相互作用原位形成Cu−N鍵，有效降低了Cu位點處的電子密度。活性Cu位點處電荷的變化使其更容易從PMS處提取電子，進而加速PMS的氧化進程。該技術具有良好的操作穩定性🍍，對系列含氮汙染物均具有優異的選擇性降解性能。
（銅納米線的製備、表征和性能測試）
（體系的機理圖）
本研究結合了環境電化學🖼、膜分離和材料科學的技術與原理，構建了新型流體電化學反應系統🧙🏽♂️🫴🏿，同時耦合了H*介導的PMS還原和Cu−N鍵誘導的PMS氧化過程🦹🏽♀️，實現了PMS的高效活化和含氮汙染物的選擇性、高效率降解，研究成果有望為高效水凈化系統的研發和運行提供新的借鑒和參考。
本文第一作者為環境沐鸣222級博士生鄭文天🧖🏻♂️，劉艷彪教授為論文通訊作者🪁，沐鸣2娱乐為通訊單位。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c03201.
