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莱斯大学的化学工程师发现了一种有效的催化剂

赖斯教授黄贯中说:“这是控制。”他指​​的是科学实验的一部分,研究人员对此并不感到意外。对照组是实验科学的标准,是测量变量的基准。

Wong说:“氮化硼是他和他的光活化催化剂,”他说:“我们尚未进行全面测试,但是在实验室的台式测试中,我们可以在四个小时内消除99%的PFOA。”学生偶然发现并花了一年多的时间进行测试。

他们的研究可在美国化学学会期刊《环境科学与技术快报》上在线获得,发现氮化硼破坏的PFOA(全氟辛酸)的清除速度比以前报道的任何光催化剂都要快。PFOA是最流行的PFAS(全氟烷基和多氟烷基物质)之一,是20世纪开发的4,000多种化合物的家族,用于制造防水服装,食品包装,不粘锅和无数其他用途的涂料。PFAS因其在环境中徘徊的趋势而被人们永远称为化学物质,科学家已经在几乎所有美国人,包括新生儿中发现了它们。

催化剂是黄先生的专长。它们是引起化学反应而不参与或消耗这些反应的化合物。他的实验室创造了破坏多种污染物(包括三氯乙烯和硝酸盐)的催化剂,他说,他责成他的团队寻找新的催化剂来应对PFAS大约18个月前。

赖斯布朗工程学院化学与生物分子工程系主任黄说:“我们做了很多事情。”“我们尝试了几种我认为会起作用的材料。没有一个起作用。这本不该起作用,但确实可以。”

催化剂,氮化硼粉末或BN是一种可商购的合成矿物,广泛用于化妆品,皮肤护理产品,冷却计算机芯片以及其他消费和工业产品的导热膏中。

这一发现始于对更可能的PFAS催化剂进行的数十次失败的实验。Wong说,他要求实验室的两名成员,即清华大学的研究生段立杰和赖斯的研究生王波,对一组候选化合物进行最终实验,然后再进行其他研究。

Wong说:“有文献表明其中之一可能是光催化剂,这意味着它会被特定波长的光激活。”“我们小组中不经常使用光,但是我说,'让我们继续学习吧。”太阳是自由能。让我们看看我们能用光做什么。”

和以前一样,没有一个实验小组表现良好,但是段先生注意到了氮化硼对照的不寻常之处。她和王先生多次重复实验,以排除意外错误,样品制备问题以及对奇怪结果的其他解释。他们不断看到同样的事情。

王说:“这是观察。”“您拿一瓶装有一些PFOA的水,放入BN粉,然后将其密封。就是这样。您不需要添加任何氢气或用氧气吹扫它。这只是我们呼吸的空气,被污染的水和BN粉末暴露在紫外线下,特别是在波长为254纳米的UV-C光下,在四小时内返回,并且99%的PFOA已转化为氟化物,二氧化碳和氢气”。

问题是光。杀菌灯中常用的254纳米波长太小,无法激活氮化硼中的带隙。尽管毫无疑问,这是正确的,但实验表明事实并非如此。

Wong说:“如果带走灯光,就不会被催化。”“如果不使用BN粉末而仅使用光,则不会产生任何反应。”

因此,氮化硼显然吸收了光并催化了破坏PFOA的反应,尽管事实上氮化硼在光学上不可能吸收254纳米的UV-C光。

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