新型复合光催化剂可分解难降解污染物

据最新一期《化学工程杂志》报道，美国莱斯大学的化学工程师改进了他们设计的光动力催化剂，该催化剂可以快速分解全氟辛酸，而全氟辛酸被认为是世界上最有问题的“永久性化学污染物”之一。

2020年，研究小组发现，化妆品中常用的氮化硼粉末，在波长为254纳米的紫外线照射下，短短几个小时就能破坏掉水样中99%的全氟辛酸。研究论文的作者、莱斯大学化学与生物分子工程系主任黄思能认为，这并不理想，因为氮化硼是被短波紫外线激活的，而大气几乎过滤掉了阳光中所有的短波紫外线。该团队希望尽可能提高氮化硼从其他波长的阳光中获取能量的能力。

紫外线的波长范围约为315-400纳米，在到达地球的阳光中含量丰富，是皮肤晒黑、晒伤的原因。氮化硼是一种半导体，不会被长波紫外线激活。防晒霜的常见成分二氧化钛是一种半导体，可以被长波紫外线激活。研究证明，虽然速度很慢，但二氧化钛在长波长紫外线照射下，会催化全氟辛酸分解。

研究小组决定创造一种由氮化硼和二氧化钛组成的复合材料，结合它们作为催化剂的最佳特性。新的研究表明，长波长紫外线驱动的复合材料对全氟辛酸的破坏速度是普通二氧化钛光催化剂的15倍左右。

通过分析光电流响应测量和其他数据，研究小组了解到其半导体复合材料如何获得长波紫外线能量来分解水中的全氟辛酸分子。在自然阳光下用塑料水瓶进行的户外实验中，他们发现这种氮化硼-二氧化钛复合材料可以在不到3小时的时间内降解去离子水中约99%的全氟辛酸。在盐水中，这个过程大约需要9个小时。

全氟辛酸是最受欢迎的全氟烷基和多氟烷基物质之一。它是20世纪开发的一种化合物，用于制造防水服装、食品包装和产品涂层。全氟辛酸被称为永久性化学品，因为它不容易降解，经常残留在环境中。越来越多的证据表明，全氟辛酸对人体健康有害。

黄思能表示，制定全氟辛酸标准的监管压力越来越大，这促使水处理厂寻找新的低成本方法来去除水中的全氟辛酸。目前，他的团队正在评估这种新型复合光催化剂对其他全氟辛酸分解的影响。