化学工程学院科研团队在铁系催化剂催化降解有机污染物方面取得系列成果

我校化学工程学院陈谦副教授团队设计、合成含有吡啶基的酰胺型配体,并将所合成的配体通过与铁盐的反应,制备含有四齿N配位的铁系催化剂。该系列研究成果继2018年在J. Hazard. Mater. (IF 7.6)上发表后,今年又在Chemosphere(IF 5.1)及催化与环境领域高级别期刊Applied Catalysis B: Environmental(IF 13.8)上发表相关成果。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的支持。

氯酚类物质被广泛地应用于杀虫剂、消毒剂、木材防腐剂、个人护理品等产品中;在垃圾焚烧、纸浆漂白、木质素氧化过程中也会产生大量的氯酚类副产物;氯酚类物质也是工业废水中常见的污染物。氯酚类化合物本身毒性较强,微生物难以降解它,使得氯酚类有机物对环境造成了严重的危害。Fenton试剂法(由H2O2与亚铁盐Fe2+组合形成)因其氧化能力强、过氧化氢相对较便宜、无二次污染等优点被广泛地应用于氯酚类有机污染物的降解,被认为是环境友好的。然而Fenton试剂的最大弊端是需要在一个酸性环境中使用, 因为在更高的pH范围,三价铁会形成氧化物或氢氧化物的沉淀,从而使Fenton反应的关键步骤,即三价铁到二价铁的催化循环终止。所以,由于pH范围的要求,使得Fenton试剂在大规模的中性或碱性水处理中的使用受到限制。

基于这种现实,探索研究适用于更高pH范围的类Fenton试剂是目前国内外高度关注的难题。陈谦副教授团队研究发现该铁系催化剂在氯代苯酚类、双酚A类及抗生素类有机污染物的降解中表现出极好的催化活性,为含这几类有机污染物的废水处理提供了一种新的选择。在此基础上,将催化效率较高的催化剂通过共价键固载到硅球上,使得这一催化体系可以重复利用多次。该系列成果为高价铁(FeIV或FeV)的化学提供了新的理论依据,大大拓展了传统Fenton反应的pH适用范围,为更高效的利用过氧化氢提供实验证据,获得国际同行的认可与赞赏。

陈谦副教授于2017年被引进到我校,在教学、科研上深耕细作,以化学为基础,长期从事催化与有机合成、生物质化学与能源、生物质材料与环境等相关领域的研究工作,已发表学术论文40余篇,受到国际同行的好评。2019年入选云南省中青年学术带头人后备人才。担任国际期刊Angew.Chem.;Chem.Commun.; Tetrahedron等杂志审稿人、教育部学位论文评审专家。已主持完成国家自然科学基金项目1项、国家留学回国人员基金一项,参与完成重点研发计划项目1项,现主持国家自然科学基金1项。独立培养硕士研究生11人,合作培养硕士、博士研究生5人。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S030438941830308X

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653519322441?via%3Dihub

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0926337319311993

(文/图:张晓旭/审核:赵平/责任编辑:袁梓玥)

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