李灿院士团队在持久性有机污染物光电催化降解方面取得重要进展

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水相中有机污染这一环境问题严重威胁着人类的生命健康，受到全世界各国的高度重视。尤其我国出台严格的环境保护法，对水相污染物规定严苛的标准。特别是废水中持久性有机污染物具有环境高毒性与难降解性，传统的生物或物理化学方法很难有效消除这类污染物。因此，发展有效消除此类污染物的先进技术不仅是重要的科学难题，而且具有重大的实际应用意义。本工作结合光催化和电催化的优点，发展了光电催化（PEC）降解水相中有机污染物的先进技术。在光电催化过程中，关键的科学问题是如何有效提升PEC体系的光生电子-空穴分离效率，进而构筑具有高效光生电荷分离效率的光电催化反应体系。

       本工作使用水热合成的策略，成功制备了具有三维纳米锥结构的TiO2光电催化剂，并用于难降解有机污染物4-氯酚（4-CP）的降解。该催化剂展示了极好的光电催化性能，在180分钟内对4-CP实现了>99%的降解效率以及55%的矿化效率，显著优于构筑的纳米棒以及纳米颗粒的TiO2催化剂。独特的锥形结构极大地促进了光生电荷的分离以及传质。光生电荷高效的迁移、分离与注入，显著提升了降解反应体系中所需活性物种的数量；同时锥形结构极大地改善了反应体系的传质，实现了4-CP与催化剂的有效接触。二者共同促进了4-CP在该催化剂体系中的高效降解。该工作为合理设计构筑用于高效降解污染物的光阳极催化剂提供了有效的策略。
       近日，兰州大学先进催化中心李灿院士团队在光电催化降解持久性水相有机污染物研究方面取得重要进展，通过纳米尺度上调控二氧化钛（TiO2）光电催化剂形貌，构筑具有高效电荷分离效率以及传质能力的纳米锥形光电催化剂，在难降解有机污染物如酚类化合物降解中达到99%以上的光电催化降解效率。研究成果近期发表在Journal of the American Chemical Society上（https://doi.org/10.1021/jacs.1c05008），文章的第一作者是兰州大学博士研究生宋睿和中国科学技术大学博士研究生池海波，李泽龙研究员和李灿院士为共同责任作者。
       兰州大学先进催化中心简介：
       2018年李灿院士作为“双聘院士”加盟兰州大学后，为了促进兰州大学在物理化学和催化方向的教学和科研工作，在兰州大学及化学化工学院的大力支持下，于2019年7月成立兰州大学先进催化中心。中心立足西部能源资源特色，以催化为核心学科基础提升西部在新能源，生态环境，高端化学品合成等绿色低碳可持续发展方面的研究实力和水平。兰州大学先进催化中心践行“四个面向”，注重“产-学-研”发展，特别为西部发展提供技术和人才支撑。2020年，得到甘肃省科技厅的支持，依托先进催化中心及物理化学研究获批甘肃省先进催化重点实验室。
       兰州大学先进催化中心从2019年7月成立至今，尽管期间受到新冠疫情的影响，但中心老师及同学们克服困难，勤奋努力，锐意创新，一边建设实验室、一边开展研究工作，所部署的研究方向上已经取得初步进展，该工作是兰州大学先进催化中心成立后，在中心独立完成发表的首篇工作。


        文章来源：兰州大学