挥发性有机化合物(VOCs)被认为是形成大气雾霾和光化学烟雾的关键前体,对人类健康和环境造成极大危害,因此,必须重视芳香族VOCs的有效处理。
近日,中山大学黄海保和广东工业大学敖志敏等通过MoS2在鼓泡Fenton反应中(Fe3+/PMS/MoS2)的共催化作用加速Fe2+再生,实现了分子O2的有效活化,从而深度氧化芳香族VOC。
Fe3+/PMS/MoS2系统在较宽的pH值范围内,对包括苯乙烯、甲苯和氯苯在内的各种VOCs具有很强的催化降解能力(去除效率分别为97%、84%和83%)。更重要的是,Fe3+/PMS反应中的MoS2助催化剂极大地促进了O2活化成自由基,并通过苯乙烯深度氧化成CO2,有效抑制有毒芳烃副产物的形成。
密度泛函理论(DFT)计算和实验表明,Fe3+离子可以吸附在MoS2(001)表面的S空位周围,实现连续高速电子转移,能够有效激活PMS和O2;并且O2的存在有效抑制了有毒副产物的产生。
总的来说,本工作利用MoS2作为助催化剂来加速Fe3+/PMS反应中的Fe2+再生,实现了通过O2和PMS的有效活化对VOCs进行深度氧化,有望极大地推动工业废气处理实际应用的进步。
Accelerated Iron Cycle Inducing Molecular Oxygen Activation for Deep Oxidation of Aromatic VOCs in MoS2 Co-catalytic Fe3+/PMS System. Applied Catalysis B: Environmental, 2022. DOI: 10.1016/j.apcatb.2022.121235