尋求經濟高效的廢水處理技術對保障人和水生态安全的意義重大。高級氧化廢水處理技術是目前國内外的研發熱點及有效方法之一。其中，基于過硫酸鹽的高級氧化技術能産生比羟基自由基氧化能力更強的硫酸根自由基，且儲存要求低、成本便宜、pH适應範圍更廣、選擇性更好及半衰期更長，具有非常好的商業價值及應用前景。但單獨的過硫酸鹽氧化能力有限，需要進行激活。借助清潔可再生的太陽光活化過硫酸鹽技術降解有機污染物的方法備受青睐。然而，光産生的電子隻有很小一部分與過硫酸鹽發生反應，有相當大比例的電子與空穴重新複合産生大量的熱量而散發，這些熱量的影響和利用往往被忽略。鑒于熱量對活化過硫酸鹽表現出的優勢，将光能轉化為熱能具有較強的活化過硫酸鹽的潛能，為過硫酸鹽技術的開發及環境污染物的降解提供了新方法和新思路。
太阳集团app首页環境學院銀仁莉博士、朱明山研究員聯合廣東工業大學環境健康與污染控制研究院敖志敏教授團隊在環境領域知名期刊Water Research上發表了題為 “Near-infrared light to heat conversion in peroxydisulfate activation with MoS2: A new photo-activation process for water treatment”的研究論文。該文首次嘗試利用光熱轉換材料将太陽光的能量轉化為熱能從而有效地活化過硫酸鹽（PDS）技術降解污染物，并探索其機制。以經典的光熱催化劑MoS2為活化劑，紅外 (NIR) 激光器為光源，構建了NIR/ MoS2/PDS的光熱催化體系，選取了卡馬西平 (CBZ) 為目标污染物進行降解。結果表明NIR與MoS2對PDS的活化起到了協同作用，采用紅外攝像儀對反應過程中體系的溫度變化進行記錄，MoS2的加入可以大大提升溶液的反應溫度，理論計算表明，當反應溫度從室溫25℃升高到50℃時，PDS的活化速率可以得到約10倍的提升，證實了光熱效應是促進過硫酸鹽活化的原因。不同于NIR或MoS2活化的PDS體系，該體系的氧化與熱活化過程相似，主要是通過産生硫酸根自由基和羟基自由基來降解CBZ，進一步驗證了光熱效應對PDS的活化起着重要作用。此外，将MoS2材料原位生長在碳布上，實現了戶外利用太陽光連續高效地去除污染物。該論文采用實驗與理論計算模拟相結合的方法，從實驗及理論上解析了光熱轉換過程活化過硫酸鹽降解污染物的機理，為利用可再生太陽光催化類芬頓技術用于環境修複領域的設計與優化提供了可行思路。
本研究受到本研究受到國家自然科學基金（21777033）、廣東省聯合基金項目（2019A1515111088）和中國博士後基金項目（55350333）（聯合）資助。
R Yin, Z Ao*, M Zhu* et al. Near-infrared light to heat conversion in peroxydisulfate activation with MoS2: A new photo-activation process for water treatment. Water Res. 2021, 190, 116720.
論文鍊接：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116720
