摘要
人工光合成通过模拟自然界的光合作用合成人类必须的化学品,并在光解水制氢、水和氧气反应制备双氧水等领域得到了广泛的关注.然而,双氧水不稳定导致产物的分离和提纯成本高,阻碍了其进一步发展.为解决上述问题,最近,南京理工大学张侃教授团队联合韩国延世大学Jong Hyeok Park教授,河海大学敖燕辉教授开发出了基于人工树叶的自循环光芬顿系统,在碳酸氢盐溶液和微量Mn^(2+)/Mn^(4+)的协同作用下,成功地将原位生产的双氧水进一步生成活性含氧物种(ROSs)并用于污水处理,实现了高效太阳能驱动H_(2)O_(2)的原位生产与利用(见Nat.Commun.,2022,13,4982).该工作首先利用人工树叶阴极部分对Mn^(4+)离子还原,实现了Mn^(2+)/Mn^(4+)氧化还原物种在催化体系中的循环使用,确保了芬顿体系的可持续性.其次,通过对耦合的光阳极以及阴极的表面动力学过程进行优化,构建了太阳能到双氧水转换效率超过1.46%的人工树叶.实验发现,70 cm^(2)的大面积器件可在70 min内矿化含有5 ppm罗丹明B,5 ppm亚甲基蓝和5 ppm对硝基苯酚的混合污水,并表现出超过一个月的稳定性.综上,本文可为发展新的太阳能驱动环境处理模式提供借鉴.
作者
张鹏
李佑稷
李鑫
Peng Zhang;Youji Li;Xin Li
