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胡春团队开发无金属芬顿催化体系突破经典芬顿反应原理

【来源: | 发布日期:2018-04-01 】

    近日,环境领域国际权威Top期刊《Environmental Science & Technology》(译名:环境科学与技术)在线发表了胡春教授团队(界面微观过程与水污染控制研究团队)在多相芬顿催化净化原理和技术方面的创新性研究成果《4-Phenoxyphenol-Functionalized Reduced GrapheneOxide Nanosheets: A Metal-Free Fenton-Like Catalyst for Pollutant Destruction》。论文第一作者是广州大学“百人计划”引进青年杰出人才吕来副教授,通讯作者是广州大学领军人才、国家杰青、中国高被引学者胡春教授。

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    据悉,经典芬顿反应是指Fe(II)在强酸性条件下还原过氧化氢产生羟基自由基,生成的Fe(III)又被过氧化氢还原为Fe(II),同时伴随过氧化氢转化为超氧自由基和氧气这一循环过程。由于后一步的反应速率很低,Fe(II)/Fe(III)的循环往往受到严重抑制,在实际水处理中应用经典芬顿反应存在三个主要的问题:(1)反应要求pH=2~3强酸性,(2)产生大量的铁泥,(3)过氧化氢的利用率低。目前发展的多相类芬顿催化剂虽然一定程度上解决了产生铁泥和固液分离等问题,但是仍然涉及固定化的金属离子的氧化还原,所以难以解决中性条件下反应速率低和过氧化氢无效分解等问题。胡春团队突破经典芬顿单一反应中心概念,首次构建出具有双反应中心的无金属类芬顿催化体系,实现过氧化氢在富电子中心的选择性还原和污染物在缺电子中心的高效氧化降解,成功解决了经典芬顿反应存在的三大技术瓶颈。ES&T评审人高度评价此项工作,认为双反应中心无金属芬顿催化体系的成功构建具有巨大的学术价值。论文发表后,立即被主编优选为网页封面论文在美国化学会网站ES&T主窗口呈现报道,且连续一周占据ES&T主页窗口。

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    该研究受到国家自然科学基金重点基金、国家重点研发计划以及广州大学科研启动基金的资助。

    《Environmental Science & Technology》是美国化学会ACS旗下著名权威学术期刊,环境科学与技术国际顶尖期刊,被中国科学院划分为环境科学与生态学大类一区和环境科学分类一区,引频次数连续多年位于环境领域期刊之首,在环境科学与工程学科有着深远影响力。

    由于在芬顿催化净化领域的领先研究,近日,胡春教授和吕来副教授受《化学进展》特别邀请,综述近年来多相芬顿催化方面的研究进展和该研究团队最新的研究成果《多相芬顿催化水处理技术与原理》,并收录于“环境化学”专辑。据悉,这是《化学进展》自2009年来第二次出版“环境化学”专辑,收录了21位环境领域著名专家具有深刻见解的综述论文,代表八年来环境化学领域各方向的重要研究进展。