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川大赵长生教授团队2篇文章告诉你如何高效降解

公司新闻    2021-09-18 15:39

近年来,光催化技术被认为是清除污水中有机污染物的一种重要手段,但很多光催化剂都以粉末形式存在,在实际污水治理中存在容易沉降、难回收利用等问题。通过静电纺丝制备的纳米纤维由于具有比表面积大、孔隙率高的特点,能够成为一种较好的载体材料候选。但负载的光催化剂很多又都被包埋在纳米纤维内部,这并不利于吸收光能以及与污染物的接触降解,影响了光催化降解效率。

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基于以上问题,川大赵长生教授团队以聚醚砜为基材(PES),加入亲水性的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),共混改性后利用北京永康乐业ET-2535H静电纺丝机制备出复合纳米纤维,并进一步通过水浴处理将部分PVP去除,得到一种具有超亲水性和大量介孔结构的聚醚砜纳米纤维膜载体。

在此基础上,通过负载TiO2和g-C3N4 两种常见的光催化剂赋予纳米纤维膜光响应性能。得益于构建的多孔结构,使得纤维中光催化剂的活性位点得以暴露,促进了纳米纤维载体的光吸收、光降解污染物等性能。相关成果发表在Composites Science and Technology (IF=8.528), 2021, 214, 108993。高分子学院2018级本科生陈诗帆、郭晔彤为共同第一作者,徐源廷老师和赵长生教授为通讯作者

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图1纳米纤维膜的SEM和TEM观察

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图2 负载g-C3N4纳米纤维膜对污染物的光催化降解性能

为进一步提高光催化降解效能,川大赵长生教授团队在此基础上对原有g-C3N4 催化剂改性,参考相关文献制备出一种具有B掺杂和N缺陷结构新型催化剂,通过负载得到具有可见光响应的纳米纤维膜(PBCN),实现了对于多种污染物的高效降解。并且得益于纳米纤维膜的超亲水性以及载体中残留PVP的进一步清除,在多次重复利用过程中,光催化降解性能还得以进一步提升。通过EPR等测试讨论验证了光催化降解机理。

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同样,也是通过采用北京永康乐业公司ET-2535H静电纺丝机制备了复合纳米纤维膜,其超亲水和多孔特性不仅使其成为光催化剂的一种理想载体,有效用于有机污染物降解,还为如何将各种聚合物基材以及纳米级功能粉末的各自特性结合提供了一种新的思路。相关成果发表Chemical Engineering Journal  (IF=13.273) , 2022, 427, 131685上徐源廷为论文第一作者,赵伟锋教授和赵长生教授为文章的通讯作者。

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图3: PBCN纳米纤维膜的制备过程

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图4: PBCN纳米纤维膜对于多种类型污染物的降解

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图5: PBCN纳米纤维膜光降解污染物的机理研究 

以上2篇文章,作者均是采用北京永康乐业ET-2535H静电纺丝机制备纳米纤维作为催化剂的载体,实现高效降解污染物。由于得到了创新性成果,两篇文章都发在较高影响因子的期刊上。可见,静电纺丝在催化剂领域具有很好的应用前景。

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