微波固相还原制备的WO3-x/rGO复合催化剂加速双酚A的降解

来源：X一MOL资讯

英文题目：Solid-phase Microwave Reduction of WO3 by GO for Enhanced Synergistic Photo-Fenton Catalytic Degradation of Bisphenol A

通讯作者：肖舒宁，上海理工大学；李和兴，上海师范大学

作者: Shuning Xiao, Chen Zhou, Xingyu Ye, Zichao Lian, Ningyu Zhang, Junhe Yang, Wei Chen, and Hexing Li

双酚A（BPA）是一种典型的内分泌干扰物，由于其在化工生产中大规模使用，且在环境中难以降解，已在全球多地环境水体中检出，对人体健康和生态系统安全带来潜在的危害，是水体中非常重要的一种风险物质。芬顿技术作为一种重要的高级氧化技术，在酸性溶液中可显示出强氧化能力，被广泛应用于有机废水的去除。在芬顿反应中，Fe2+促进H2O2分解，产生活性氧物种•OH，可矿化污染物分子。然而，在这个过程中，Fe2+转化为Fe3+，而Fe3+再还原为Fe2+的效率低，使得芬顿效应大幅降低，另外不断富集的Fe3+形成铁泥，也易造成二次污染。
近期，上海理工大学肖舒宁教授团队和上海师范大学李和兴教授团队研发了一种微波固相还原制备的WO3-x/rGO复合催化剂，利用光催化-芬顿协同反应，实现了高效高稳定性的BPA废水降解。如图1，研究人员首先利用液相微波醇热法在氧化石墨烯表面原位生长WO3纳米线，再通过固相微波真空辐照，利用碳材料在微波中的超热作用，将与rGO紧密接触的WO3表面还原，定点引入W4+物种。如图2，延长微波辐照时间，表面W4+继续被还原，最终生成W0，而内部的W6+保持不变。通过材料优化和反应调控，发现固相微波作用构筑的表面特定含量的W4+，在光催化作用中可作为光催化和芬顿作用的桥梁（如图3所示），通过光生电子与W6+/W4+的作用，改变芬顿反应中Fe3+/Fe2+的循环路径。解决了传统光催化辅助芬顿作用中，电子难以高效还原Fe3+的问题。另外微波固相还原不破坏材料内部的晶体和孔结构，纳米线内部的WO3光照下产生的空穴也能将H2O氧化为•OH，进一步增强BPA降解效率，最终实现难降解污染物的高效稳定去除。

图1. WO3-x/rGO复合催化材料的两步法微波合成路径及微观形貌图。（a）合成示意图，（b）SEM图，（c）TEM图，（d）HRTEM图和SAED图。

图2.（a）不同固相微波还原时间样品的XPS谱图，W4f轨道。（b）不同条件下的BPA降解曲线对比。（c）不同条件下的活性物种（•OH）ESR谱图。

图3. WO3-x/rGO复合催化材料光催化-芬顿协同氧化BPA反应机理图。
该研究成果发表于近期的ACS Applied Materials & Interfaces 期刊上，研究得到国家自然科学基金-新加坡国家研究基金联合项目、上海市教委、上海市科委相关计划项目的资助。