雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2022-09)

2022-10-08 13:17:46 0 雙良環(huán)境

1.中文標(biāo)題：抗生素廢水中的光催化: 污染物降解和產(chǎn)氫綜述

引自：A review on photocatalysis in antibiotic wastewater: Pollutant degradation and hydrogen production. Zhidong Wei , Junying Liu,Wenfeng Shangguan. Chinese Journal of Catalysis 41 (2020) 1440–1450.

近些年來, 關(guān)于抗生素藥物的研究越來越多. 在1998?2018的20年間, 共計發(fā)表了超過5000篇關(guān)于抗生素廢水處理的研究論文。其中, 由于綠色環(huán)境友好型的特點, 光催化降解抗生素廢水成為一個新的研究熱點而備受關(guān)注。本文總結(jié)了近些年來的光催化技術(shù)在抗生素廢水中應(yīng)用的研究進(jìn)展, 包括抗生素廢水的降解以及轉(zhuǎn)化抗生素廢水產(chǎn)氫。對于常用的催化劑材料體系也同樣進(jìn)行了討論。所涉及到的抗生素主要包含了四種常見的種類, 分別是四環(huán)素類, 磺胺類, β-內(nèi)酰胺類以及喹諾酮類抗生素。此外, 本文還列出了光催化在抗生素廢水中的未來發(fā)展與挑戰(zhàn)的前景, 特別是在光催化轉(zhuǎn)化抗生素廢水制氫方面。在光催化氧化去除抗生素的研究中, 早期的催化劑體系以TiO₂基氧化物體系為主。然而, 隨著研究的深入, TiO₂基催化劑材料一般只能響應(yīng)紫外光, 將極大限制其在未來的工業(yè)化應(yīng)用中。人們致力于開發(fā)新的可響應(yīng)可見光甚至遠(yuǎn)紅外光的材料體系。而硫化物以及氮化物基材料可以滿足在可見光實現(xiàn)光催化抗生素廢水的降解。然而, 由于這兩類催化劑材料的價帶位置過高, 氧化能力不足, 在可見光下的降解效果也有限。鉍系材料則同時可以解決上述問題, 它們通常具有可見光吸收能力且價帶更正氧化能力更強(qiáng), 成為可見光光催化降解抗生素催化劑的熱門選擇之一?？股貜U水既是一種廢物, 也是一種能源. 光催化抗生素廢水制氫的研究近幾年來逐漸興起。這些研究表明, 可以實現(xiàn)光催化制氫與抗生素廢水降解的同步進(jìn)行。目前的研究中, 使用的催化劑材料多集中在g-C₃N₄以及CdS體系為主的材料上, 新的材料體系有待于開發(fā)。然而, 對于未來光催化與抗生素廢水之間的研究, 還存在著一些問題及挑戰(zhàn)。在光催化降解抗生素中廢水中, 抗生素廢水的氧化還原電位需要確定, 這對于催化劑的選擇具
有一定的指導(dǎo)性。其次, 新的高效的可見光催化劑材料仍然有待于開發(fā)。降解的路徑與抗生素濃度之間的關(guān)系, 也是需要深入研究之所在。而對于光催化同時產(chǎn)氫去除抗生素廢水的體系,首先是說明氫的來源, 其次在于探索厭氧環(huán)境下抗生素廢水的降解路徑, 自由基遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其協(xié)同競爭關(guān)系。最后,開發(fā)新型高效的同時產(chǎn)氫降解抗生素廢水的光催化體系依然是一個挑戰(zhàn)和難題。

2. 中文標(biāo)題：增強(qiáng)葉綠體-線粒體之間的串?dāng)_能促進(jìn)環(huán)境中藻類產(chǎn)生氫氣
引自：Tamar Elman,Thi Thu Hoai Ho,Yuval Milrad,et al. Enhanced chloroplast-mitochondria crosstalk promotes ambient algal-H₂ production[J].Cell Reports Physical Science 3, 100828 April 20, 2022.

微藻是產(chǎn)氫的天然生物催化劑。它們有一種能力能將太陽能轉(zhuǎn)化為有價值的化合物，只需要利用最小的生態(tài)路徑，這種能力使它們成為清潔能源轉(zhuǎn)型的重要貢獻(xiàn)者。目前，藻類制氫雖然很有前景，但不可擴(kuò)展，因為它僅限于無氧條件，并且由于其他過程（主要是碳固定）的電子損失而壽命短。在這里，我們闡述了通過調(diào)控有類囊體質(zhì)子梯度缺陷型的菌株Dpgr5能夠同時繞過上述的兩個問題，能在裝有混合營養(yǎng)液1升的裝置中，使之延長產(chǎn)氫時間至 12 天。我們表明，Dpgr5 具有抑制碳固定的能力，這種能力能夠抵消葉綠體-線粒體之間強(qiáng)力的能量交換。這種獨特的生理學(xué)能夠維持 Dpgr5 簡單而強(qiáng)大且具有可擴(kuò)展的制氫能力。

3. 中文標(biāo)題：利用苦蘇葉提取物生物合成納米氧化鋅：光催化和抗菌活性研究
引自：Biosynthesis of ZnO nanoparticles using Hagenia abyssinica leaf extracts; their photocatalytic and antibacterial activities. Dagme Zewde, Belete Geremew. Environmental Pollutants and Bioavailability, 2022, 34(1): 224-235.

本文利用苦蘇葉提取物的水溶液綠色合成氧化鋅納米顆粒，該水溶液作為還原劑和穩(wěn)定劑還原二水乙酸鋅。通過XRD、SEM、FTIR和UV-Vis光譜等多種技術(shù)對合成的ZnO NP進(jìn)行了表征。XRD圖譜證實，合成的納米顆粒的六方晶相結(jié)構(gòu)和平均晶粒尺寸為27.833 nm。使用傅里葉變換紅外（FTIR）方法檢測了幾個官能團(tuán)。甲基橙初始濃度為15 mg/L，催化劑用量為40 mg，陽光照射120 min內(nèi)，甲基橙的降解率為83.17%。本研究展示了一種新的、環(huán)保的方法來合成氧化鋅納米顆粒，該納米顆粒在水處理和染料降解方面具有潛在的應(yīng)用前景。采用紙片擴(kuò)散法測定對革蘭氏陽性（金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌，S. aureus and S. epidermidis）和革蘭氏陰性（大腸桿菌和肺炎克雷伯菌，E. coli and K. pneumoniae）菌株的抗菌活性。相比于革蘭氏陰性菌，ZnO NP對革蘭氏陽性菌的抑制效果較好；催化劑劑量為10 mg/L時，對大腸桿菌的抑菌圈大小為16 ± 1.0，對表皮葡萄球菌的抑菌圈大小為18.33 ± 0.58。

4、中文標(biāo)題：靜電紡絲制備nylon-6@UiO-66-NH(2)纖維膜選擇性吸附增強(qiáng)光催化還原水中Cr(VI)
引自：Ji, W; Wang, XB; Ding, TQ ; Chakir, S; Xu, YF; Huang, XH; Wang, HT.Electrospinning preparation of nylon-6@UiO-66-NH(2 )fiber membrane for selective adsorption enhanced photocatalysis reduction of Cr(VI) in water. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
Cr(VI)引起的環(huán)境問題亟待解決。纖維膜由于其高表面積和易回收性而被廣泛用于污染物去除。因此，使用靜電紡絲和原位晶體生長工藝制備了尼龍-6@UiO-66-NH₂ 纖維膜。在此過程中，UiO-66-NH₂晶體通過原位溶劑熱處理在尼龍6纖維上均勻連續(xù)地生長。獨特的結(jié)構(gòu)在可見光照射下表現(xiàn)出選擇性吸附增強(qiáng)的對 Cr(VI) 還原的光催化性能?；陟o電對Cr(VI) (202.79 mg.g^(-1)) 具有選擇性及高吸附能力和螯合相互作用，尼龍 6 纖維可提升 UiO-66-NH₂晶體的聚集并為復(fù)合膜提供含氮官能團(tuán)。這種優(yōu)異的吸附性能有利于將有毒的Cr(VI) 光催化還原為Cr(III)。尼龍6@UiO-66-NH₂纖維膜對Cr(VI)的光催化能力為27.1 mg.g^(-1)，幾乎是純UiO-66-NH₂粉末的兩倍(15.5 mg.g^(-1))，因此表現(xiàn)出選擇性吸附增強(qiáng)的光催化性能。這項工作不僅為聚合物@MOF復(fù)合膜的原位制備提供了一種新研究方向，而且還深入了解了吸附增強(qiáng)的光催化Cr(VI)還原行為。

5、中文標(biāo)題：通過固定金和二氧化鈦納米粒子增強(qiáng)絲織物的性能
引自：Jing An, Fan Zou, Jing Zhang , et al. Enhanced properties of silk fabric through immobilization of gold and titanium dioxide nanoparticles. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 634 (2022) 128018

采用金納米粒子 (AuNPs) 和二氧化鈦納米粒子 (TiO₂NPs) 的復(fù)合涂層來增強(qiáng)絲織物的功能。通過原位合成將金納米粒子涂覆在絲織物上，然后在聚乙烯亞胺（PEI）的幫助下負(fù)載二氧化鈦納米粒子。 AuNPs通過其局部表面等離子體共振(LSPR)使真絲織物具有鮮艷的色彩，這種共振在TiO₂NPs進(jìn)一步組裝后得以維持。對功能化絲織物的表面形態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)表征。具有TiO₂NPs的AuNP染色絲織物比具有TiO₂NPs的傳統(tǒng)染料染色絲表現(xiàn)出更好的耐光色牢度。 AuNPs和TiO₂NPs的協(xié)同作用增強(qiáng)了絲織物抗菌性能的（大腸桿菌）。更重要的是，AuNPs 極大地提高了 TiO₂NPs 在絲織物上分解污染物的光催化活性。功能性納米粒子在纖維材料上的組裝為在紡織工業(yè)中實現(xiàn)多功能織物提供了一種潛在的簡便有效的策略。

6、中文標(biāo)題：金屬Cd和BiOCl修飾CdS團(tuán)簇的固定化膜光催化劑的構(gòu)建及其對四環(huán)素類抗生素的光催化降解
引自： Jiajia Li , Ziwei Zhao , Zhuoning Li , et al. Construction of immobilized films photocatalysts with CdS clusters decorated by metal Cd and BiOCl for photocatalytic degradation of tetracycline antibiotics[J]. Chinese Chemical Letters. 2022,33(08).
本研究制備了一種CdS/Cd-BiOCl固定化膜光催化劑。分析了CdS/Cd-BiOCl光催化劑的光學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的表征，發(fā)現(xiàn)CdS/Cd-BiOCl膜光催化劑具有良好的載流子分離效果。研究了樣品的可重復(fù)使用性和光催化性能。15%Cd-S/Cd-Bi-OCl光催化劑在可見光照射下對四環(huán)素（TC）具有良好的光催化降解性能和良好的穩(wěn)定性。對于TC的光降解率，15%CdS/Cd BiOCl表現(xiàn)出優(yōu)異的光降解活性，分別是CdS/Cd和Bi-OCl的4.06和9.53倍。結(jié)果表明，在光降解過程中，主要活性物種是·O₂-和·OH自由基。Z型CdS/Cd BiOCl薄膜光催化劑中的電荷轉(zhuǎn)移可以在BiOCl中同步產(chǎn)生傳導(dǎo)帶（CB）電子和CdS中的價帶（VB）空穴，金屬Cd充當(dāng)電子媒介。本研究可為薄膜光催化劑的設(shè)計提供參考，并為光降解污染物提供新的見解。

7、具有光催化降解和光熱轉(zhuǎn)換性能的異質(zhì)結(jié)KH570-TiO₂/MXene/PAN膜的制備與應(yīng)用

引自：Xiang Qin，Xuan Feng，Tong Zhu,etc.Preparation and application of heterojunction KH570–TiO₂/MXene/PAN membranes with photocatalytic degradation and photothermal conversion properties.Applied Journal of Solid State Chemistry Volume 312, August 2022, 123142.

水體多功能膜是一種高效、環(huán)保的水凈化處理技術(shù)。通過靜電紡絲制備 MXene/PAN 膜，并用硫酸水解得到酰胺化的 MXene/PAN 膜，將 KH-570 改性的 TiO₂ 附著在膜上，得到 KH570–TiO₂/MXene/PAN 膜。 KH570-TiO₂/MXene/PAN 膜對有機(jī)染料表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化降解性能，對水的蒸發(fā)速率很高，因為 MXene 提高了 MB 的吸附和光熱轉(zhuǎn)換效率，而 Ti₃C₂/TiO₂/SiO₂ 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)纖維表面提高了催化活性。 MB的光催化降解效率在10 mg/L的MB溶液中60 min內(nèi)達(dá)到90%，是 P25的5.4倍。 1個太陽光照射下最大水分蒸發(fā)率達(dá)到1.14kg·m⁻²·h⁻¹。 KH570-TiO₂/MXene/PAN 膜可用于結(jié)合光催化降解和水蒸發(fā)性能設(shè)計的凈水器。

8、中文標(biāo)題：Ag₃PO₄光催化對亞甲基藍(lán)去除和微生物燃料電池發(fā)電的促進(jìn)作用

引自：Jixiang Zou, Qinghuan Chang, Zhishuai Yuan, et al. The promotion of Ag₃PO₄ photocatalysis on methylene blue removal and electricity generation in microbial fuel cell[J]. Journal of Power Sources 541 (2022) 231697.

光催化促進(jìn)微生物燃料電池（photo-MFC）系統(tǒng)旨在提高難降解有機(jī)污染物在廢水中的降解效率。為了避免紫外光和活性氧化物對微生物的傷害，選擇了窄禁帶的磷化銀催化劑，并在微生物燃料電池的陽極室內(nèi)用TiN物陽極分離。在可見光照射下，光降解與生物降解的協(xié)同作用使10mg/ LMB乙酸鈉共基質(zhì)的脫色效率達(dá)到95.8% ，最大功率密度為2.90 W/m²。光-MFC系統(tǒng)中共基質(zhì)的化學(xué)需氧量（COD）和總有機(jī)碳（TOC）去除率分別為83.21% 和72.47% ，明顯高于單獨光催化的去除率（COD 為8.67%，TOC為9.65%）。光催化MFC體系的降解效率、功率密度和礦化能力均高于單一MFC或光催化體系。微生物群落分析表明，光敏陽極系統(tǒng)中主要的陽極菌屬為假單胞菌屬（73.75%）和地桿菌屬（19.62%）。光催化增加了假單胞菌的豐度。這種光-MFC耦合系統(tǒng)在污水處理和能量回收方面具有很大的應(yīng)用潛力。

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