双良环境最新科研动态(2022-09)

2022-10-08 13:17:46 0 双良环境

1.中文标题：抗生素废水中的光催化: 污染物降解和产氢综述

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.

近些年来, 关于抗生素药物的研究越来越多. 在1998‒2018的20年间, 共计发表了超过5000篇关于抗生素废水处理的研究论文。其中, 由于绿色环境友好型的特点, 光催化降解抗生素废水成为一个新的研究热点而备受关注。本文总结了近些年来的光催化技术在抗生素废水中应用的研究进展, 包括抗生素废水的降解以及转化抗生素废水产氢。对于常用的催化剂材料体系也同样进行了讨论。所涉及到的抗生素主要包含了四种常见的种类, 分别是四环素类, 磺胺类, β-内酰胺类以及喹诺酮类抗生素。此外, 本文还列出了光催化在抗生素废水中的未来发展与挑战的前景, 特别是在光催化转化抗生素废水制氢方面。在光催化氧化去除抗生素的研究中, 早期的催化剂体系以TiO₂基氧化物体系为主。然而, 随着研究的深入, TiO₂基催化剂材料一般只能响应紫外光, 将极大限制其在未来的工业化应用中。人们致力于开发新的可响应可见光甚至远红外光的材料体系。而硫化物以及氮化物基材料可以满足在可见光实现光催化抗生素废水的降解。然而, 由于这两类催化剂材料的价带位置过高, 氧化能力不足, 在可见光下的降解效果也有限。铋系材料则同时可以解决上述问题, 它们通常具有可见光吸收能力且价带更正氧化能力更强, 成为可见光光催化降解抗生素催化剂的热门选择之一。抗生素废水既是一种废物, 也是一种能源. 光催化抗生素废水制氢的研究近几年来逐渐兴起。这些研究表明, 可以实现光催化制氢与抗生素废水降解的同步进行。目前的研究中, 使用的催化剂材料多集中在g-C₃N₄以及CdS体系为主的材料上, 新的材料体系有待于开发。然而, 对于未来光催化与抗生素废水之间的研究, 还存在着一些问题及挑战。在光催化降解抗生素中废水中, 抗生素废水的氧化还原电位需要确定, 这对于催化剂的选择具
有一定的指导性。其次, 新的高效的可见光催化剂材料仍然有待于开发。降解的路径与抗生素浓度之间的关系, 也是需要深入研究之所在。而对于光催化同时产氢去除抗生素废水的体系,首先是说明氢的来源, 其次在于探索厌氧环境下抗生素废水的降解路径, 自由基迁移转化规律及其协同竞争关系。最后,开发新型高效的同时产氢降解抗生素废水的光催化体系依然是一个挑战和难题。

2. 中文标题：增强叶绿体-线粒体之间的串扰能促进环境中藻类产生氢气
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.

微藻是产氢的天然生物催化剂。它们有一种能力能将太阳能转化为有价值的化合物，只需要利用最小的生态路径，这种能力使它们成为清洁能源转型的重要贡献者。目前，藻类制氢虽然很有前景，但不可扩展，因为它仅限于无氧条件，并且由于其他过程（主要是碳固定）的电子损失而寿命短。在这里，我们阐述了通过调控有类囊体质子梯度缺陷型的菌株Dpgr5能够同时绕过上述的两个问题，能在装有混合营养液1升的装置中，使之延长产氢时间至 12 天。我们表明，Dpgr5 具有抑制碳固定的能力，这种能力能够抵消叶绿体-线粒体之间强力的能量交换。这种独特的生理学能够维持 Dpgr5 简单而强大且具有可扩展的制氢能力。

3. 中文标题：利用苦苏叶提取物生物合成纳米氧化锌：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.

本文利用苦苏叶提取物的水溶液绿色合成氧化锌纳米颗粒，该水溶液作为还原剂和稳定剂还原二水乙酸锌。通过XRD、SEM、FTIR和UV-Vis光谱等多种技术对合成的ZnO NP进行了表征。XRD图谱证实，合成的纳米颗粒的六方晶相结构和平均晶粒尺寸为27.833 nm。使用傅里叶变换红外（FTIR）方法检测了几个官能团。甲基橙初始浓度为15 mg/L，催化剂用量为40 mg，阳光照射120 min内，甲基橙的降解率为83.17%。本研究展示了一种新的、环保的方法来合成氧化锌纳米颗粒，该纳米颗粒在水处理和染料降解方面具有潜在的应用前景。采用纸片扩散法测定对革兰氏阳性（金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌，S. aureus and S. epidermidis）和革兰氏阴性（大肠杆菌和肺炎克雷伯菌，E. coli and K. pneumoniae）菌株的抗菌活性。相比于革兰氏阴性菌，ZnO NP对革兰氏阳性菌的抑制效果较好；催化剂剂量为10 mg/L时，对大肠杆菌的抑菌圈大小为16 ± 1.0，对表皮葡萄球菌的抑菌圈大小为18.33 ± 0.58。

4、中文标题：静电纺丝制备nylon-6@UiO-66-NH(2)纤维膜选择性吸附增强光催化还原水中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)引起的环境问题亟待解决。纤维膜由于其高表面积和易回收性而被广泛用于污染物去除。因此，使用静电纺丝和原位晶体生长工艺制备了尼龙-6@UiO-66-NH₂ 纤维膜。在此过程中，UiO-66-NH₂晶体通过原位溶剂热处理在尼龙6纤维上均匀连续地生长。独特的结构在可见光照射下表现出选择性吸附增强的对 Cr(VI) 还原的光催化性能。基于静电对Cr(VI) (202.79 mg.g^(-1)) 具有选择性及高吸附能力和螯合相互作用，尼龙 6 纤维可提升 UiO-66-NH₂晶体的聚集并为复合膜提供含氮官能团。这种优异的吸附性能有利于将有毒的Cr(VI) 光催化还原为Cr(III)。尼龙6@UiO-66-NH₂纤维膜对Cr(VI)的光催化能力为27.1 mg.g^(-1)，几乎是纯UiO-66-NH₂粉末的两倍(15.5 mg.g^(-1))，因此表现出选择性吸附增强的光催化性能。这项工作不仅为聚合物@MOF复合膜的原位制备提供了一种新研究方向，而且还深入了解了吸附增强的光催化Cr(VI)还原行为。

5、中文标题：通过固定金和二氧化钛纳米粒子增强丝织物的性能
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

采用金纳米粒子 (AuNPs) 和二氧化钛纳米粒子 (TiO₂NPs) 的复合涂层来增强丝织物的功能。通过原位合成将金纳米粒子涂覆在丝织物上，然后在聚乙烯亚胺（PEI）的帮助下负载二氧化钛纳米粒子。 AuNPs通过其局部表面等离子体共振(LSPR)使真丝织物具有鲜艳的色彩，这种共振在TiO₂NPs进一步组装后得以维持。对功能化丝织物的表面形态和化学结构进行了详细表征。具有TiO₂NPs的AuNP染色丝织物比具有TiO₂NPs的传统染料染色丝表现出更好的耐光色牢度。 AuNPs和TiO₂NPs的协同作用增强了丝织物抗菌性能的（大肠杆菌）。更重要的是，AuNPs 极大地提高了 TiO₂NPs 在丝织物上分解污染物的光催化活性。功能性纳米粒子在纤维材料上的组装为在纺织工业中实现多功能织物提供了一种潜在的简便有效的策略。

6、中文标题：金属Cd和BiOCl修饰CdS团簇的固定化膜光催化剂的构建及其对四环素类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).
本研究制备了一种CdS/Cd-BiOCl固定化膜光催化剂。分析了CdS/Cd-BiOCl光催化剂的光学和物理化学性质，并对其进行了详细的表征，发现CdS/Cd-BiOCl膜光催化剂具有良好的载流子分离效果。研究了样品的可重复使用性和光催化性能。15%Cd-S/Cd-Bi-OCl光催化剂在可见光照射下对四环素（TC）具有良好的光催化降解性能和良好的稳定性。对于TC的光降解率，15%CdS/Cd BiOCl表现出优异的光降解活性，分别是CdS/Cd和Bi-OCl的4.06和9.53倍。结果表明，在光降解过程中，主要活性物种是·O₂-和·OH自由基。Z型CdS/Cd BiOCl薄膜光催化剂中的电荷转移可以在BiOCl中同步产生传导带（CB）电子和CdS中的价带（VB）空穴，金属Cd充当电子媒介。本研究可为薄膜光催化剂的设计提供参考，并为光降解污染物提供新的见解。

7、具有光催化降解和光热转换性能的异质结KH570-TiO₂/MXene/PAN膜的制备与应用

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.

水体多功能膜是一种高效、环保的水净化处理技术。通过静电纺丝制备 MXene/PAN 膜，并用硫酸水解得到酰胺化的 MXene/PAN 膜，将 KH-570 改性的 TiO₂ 附着在膜上，得到 KH570–TiO₂/MXene/PAN 膜。 KH570-TiO₂/MXene/PAN 膜对有机染料表现出优异的光催化降解性能，对水的蒸发速率很高，因为 MXene 提高了 MB 的吸附和光热转换效率，而 Ti₃C₂/TiO₂/SiO₂ 异质结结构纤维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内达到90%，是 P25的5.4倍。 1个太阳光照射下最大水分蒸发率达到1.14kg·m⁻²·h⁻¹。 KH570-TiO₂/MXene/PAN 膜可用于结合光催化降解和水蒸发性能设计的净水器。

8、中文标题：Ag₃PO₄光催化对亚甲基蓝去除和微生物燃料电池发电的促进作用

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.

光催化促进微生物燃料电池（photo-MFC）系统旨在提高难降解有机污染物在废水中的降解效率。为了避免紫外光和活性氧化物对微生物的伤害，选择了窄禁带的磷化银催化剂，并在微生物燃料电池的阳极室内用TiN物阳极分离。在可见光照射下，光降解与生物降解的协同作用使10mg/ LMB乙酸钠共基质的脱色效率达到95.8% ，最大功率密度为2.90 W/m²。光-MFC系统中共基质的化学需氧量（COD）和总有机碳（TOC）去除率分别为83.21% 和72.47% ，明显高于单独光催化的去除率（COD 为8.67%，TOC为9.65%）。光催化MFC体系的降解效率、功率密度和矿化能力均高于单一MFC或光催化体系。微生物群落分析表明，光敏阳极系统中主要的阳极菌属为假单胞菌属（73.75%）和地杆菌属（19.62%）。光催化增加了假单胞菌的丰度。这种光-MFC耦合系统在污水处理和能量回收方面具有很大的应用潜力。