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第一作者:陈冯杰通讯作者:赵利霞DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.135914前言2022年8月,Chemosphere杂志在线发表了中科院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室王亚韡研究员团队在光催化领域的最新研究成果。本文合成了(P25)-TiO2/(PDA)/BiOBr,并用于光降解五氯苯酚,基于P25和BiOBr能带结构的相对位置,以及PDA作为电子转移介质,产生了大量的空穴、电子和超氧阴离子,而不是羟基自由基。根据化学发光和急性毒性实验,与P25相比,P25/PDA/BiOBr在PCP光降解过程中生成的TCBQ和OH-TrCBQ大大减少,且体系中毒性也大大降低。这些发现为实现更绿色和更有效的有机污染物光降解提供了一种替代策略。论文第一作者为:陈冯杰,论文通讯作者为:赵利霞研究员。背景介绍五氯苯酚(PCP)被美国环境保护局(USEPA)视为优先污染物。由于其价格低廉和性能优异,自20世纪30年代以来,它已广泛用于杀虫剂、抗菌剂和防腐剂。五氯苯酚广泛存在于各种基质中,特别是在水系统中,可能破坏水生生态系统的平衡。光降解由于其环境友好、反应条件温和、价格低廉、清洁和高效,在五氯苯酚去除研究中引起了越来越多的关注。然而,大多数研究人员只关注五氯苯酚的去除程度和效率,而忽略了光催化过程中有毒中间体的产生,我们之前的研究发现,当二氧化钛在紫外线下完全降解五氯苯酚时,会产生大量有毒中间体四氯-1,4-苯醌(TCBQ)导致二次污染。因此,我们使用聚多巴胺(PDA)修饰的TiO2(P25)通过调节活性氧物种(ROS)的生成来抑制紫外光照射下PCP光降解过程中TCBQ的形成。虽然在PCP光降解过程中抑制了TCBQ的生成,但PCP光的效率降解也受到负面影响。到目前为止,仍然缺乏促进五氯苯酚降解且抑制有毒中间体产生的方法。因此,实现五氯苯酚降解的绿色高效途径仍然是一个关键问题。在此,我们设计了一种TiO2/PDA/BiOBr复合材料,以促进PCP的光降解,并限制有毒中间体的产生。通过化学发光、高效液相色谱(HPLC)和电喷雾电离四极飞行时间质谱(ESI-Q-TOF-MS)对五氯苯酚及其主要中间体进行了研究。由于光诱导活性物质的调控,与TiO2相比,TiO2/PDA/BiOBr复合材料在PCP光降解过程中表现出更高的光催化性能和更好的安全性。此外,通过对中间产物的生成、急性毒性评价、活性物质的作用以及光催化过程中的清除、捕获实验的研究,阐明了TiO2/PDA/BiOBr光降解五氯苯酚的机理。本文所用仪器图表解析在P25表面具有约1