In einem neuen Studie veröffentlicht in Umweltwissenschaften und ÖkotechnologieForscher vom Harbin Institute of Technology, haben einen neuartigen Doppel-Z-Schema-Photokatalysator namens molekular geprägtes TiO2@Fe2O3@g-C3N4 (MFTC)-Komposit entwickelt, das SMX selektiv aus Wasser entfernt.
Herkömmliche photokatalytische Methoden standen vor Herausforderungen hinsichtlich der Selektivität und führten häufig zu einem wahllosen Abbau organischer Schadstoffe und gleichzeitig vorhandener Schadstoffe in hohen Konzentrationen. Der MFTC-Verbundwerkstoff wurde jedoch gezielt entwickelt, um diese Einschränkung zu überwinden, indem er molekular geprägte Stellen auf seiner Oberfläche einbaut.
Diese spezialisierten Standorte weisen die einzigartige Fähigkeit auf, die Adsorption von Sulfamethoxazol (SMX) zu erkennen und zu verbessern, wodurch der MFTC hochwirksam bei der selektiven Bekämpfung von SMX in Gegenwart anderer Schadstoffe wie Sulfadiazin (SDZ), Ibuprofen (IBU) und Bisphenol A (BPA) ist ). Unter simulierten Abwasserbedingungen zeigte der MFTC-Verbundwerkstoff eindrucksvoll eine selektive Abbaueffizienzrate von 96,8 % für SMX, was fast doppelt so effektiv ist wie konkurrierende Katalysatoren für andere Schadstoffe.
Der „Schloss-und-Schlüssel“-Mechanismus der molekular geprägten Stellen spielte eine entscheidende Rolle bei der selektiven Erfassung von SMX und führte zu einer überlegenen Leistung. Der Abbauprozess von SMX durch das photokatalytische MFTC-System beinhaltete die Erzeugung freier •OH- und •O2−-Radikale, die die Entfernung von SMX durch einen neu vorgeschlagenen Doppel-Z-Schema-Mechanismus erleichterten. Dieser Mechanismus verbesserte die Ladungsträgerübertragung und -trennung, was zu einer deutlich verbesserten photokatalytischen Aktivität führte.
Darüber hinaus zeigte der MFTC-Verbundwerkstoff eine bemerkenswerte Stabilität und Recyclingfähigkeit über mehrere Zyklen hinweg, was ihn zu einer vielversprechenden und praktischen Lösung für Wasseraufbereitungsanwendungen macht. Die außergewöhnliche Leistung und Selektivität des MFTC-Verbundwerkstoffs bieten spannende Perspektiven für die Weiterentwicklung effizienter und selektiver Photokatalysatoren und tragen zur Entwicklung umweltfreundlicher und kostengünstiger Lösungen für die Wasserreinigung und Umweltsanierung bei.
Diese Forschung liefert nicht nur wertvolle Erkenntnisse zur selektiven Entfernung von Sulfamethoxazol (SMX), sondern öffnet auch die Tür für die weitere Erforschung molekular geprägter Nanokompositmaterialien zur selektiven Beseitigung anderer Arzneimittelrückstände und organischer Schadstoffe.
Mehr Informationen:
Jing-Yan Zhang et al., Selektive Entfernung von Sulfamethoxazol durch einen neuartigen Doppel-Z-Schema-Photokatalysator: Bevorzugter Erkennungs- und Abbaumechanismus, Umweltwissenschaften und Ökotechnologie (2023). DOI: 10.1016/j.ese.2023.100308
Zur Verfügung gestellt von der Chinesischen Gesellschaft für Umweltwissenschaften