工业污水,在光的催化下能“生产”出一种多功能化学品——过氧化氢(H₂O₂)。近日,南京林业大学姚建峰教授团队这一“变废为宝”新路径登上国际知名杂志《小的》(Small)和《催化科学与技术》(Catalysis Science & Technology)。
论文通讯作者之一、南林大青年教师邱健豪告诉记者,过氧化氢是一种多功能化学品,是氧化剂的一种,其具备环境友好及氧化性强等优点,被广泛应用于工业生产过程中,工业需求量较大。一直以来,科学家们都在探索,如何降低其生产成本、如何使其生产更绿色。
“目前工业上主要采用蒽醌法生产H₂O₂ ,该方法成本高、能耗大并产生大量污染物。” 邱健豪介绍,他们团队一直研究“光催化”。那么,光催化能否在生产H₂O₂中发挥作用?团队了解到,目前光催化生产 H₂O₂ 反应环境通常是在醇溶液中,在这个过程中,“醇”是一种“牺牲剂”,有水有氧加上醇,在光的催化下就会发生化学反应,其化学反应实际上就是在转化“醇”,在这个过程中会产生H₂O₂。“确实比蒽醌法有优势,这样的制备过程会引来杂质‘醇’及‘醛’,后续使用 H₂O₂ 时需要再分离,这实际上也是成本。”
“牺牲剂可否用其他的物质来替代?比如有机污染物。” 姚建峰和邱健豪在查阅文献及前期研究基础上联想到,光催化能够氧化降解工业污水中的有机污染物,将有机污染物作为“牺牲剂”能够实现“变废为宝”。
“有了老师们的建议,我们立即马不停蹄地进行实验。” 论文第一作者、课题组博士研究生戴丁亮和硕士研究生夏广路坦言,实验并非一帆风顺。已经忘了多少个日日夜夜,当这“一石二鸟”的实验成功后,团队兴奋不已,“在废水体系中,在光催化下,H₂O₂ 生成和废水净化能够同步实现。”
据悉,该路径具有规模化放大生产的潜力,为实现清洁生产、降低碳排放、提高资源利用率以及推动循环经济提供了新的可能性。