近日,我校师生的最新研究成果“基于钴掺杂HKUST-1的Co3O4/CuO@C催化剂高效活化PMS降解二甲戊灵:催化与机理”(Co3O4/CuO@C catalyst based on cobalt-doped HKUST-1 as an efficient peroxymonosulfate activator for pendimethalin degradation: Catalysis and mechanism)发表在《Journal of Hazardous Materials》上 (中国科学院一区TOP)。材料科学与艺术设计学院2022级博士研究生刘哲辰为第一作者,理学院张晓涛教授和材料科学与艺术设计学院王喜明教授为共同通讯作者,我校为唯一通讯单位。
化学农药的使用在有效控制农作物有害生物风险、保障农业增产增效方面发挥了重要作用,但农药的不合理使用却会带来许多环境问题,其中水体中的农药残留污染已成为关注热点。二甲戊灵(PM)属二硝基苯胺类除草剂,常用于控制作物中的阔叶杂草,可通过抑制植物细胞分裂和细胞壁的形成发挥作用。PM是一种潜在的人类致癌物(C组),对鱼类和其他小型水生生物具有长期毒性。本项研究工作首先通过溶剂热法制得Co@HKUST-1,再将其热解后可成功制备出一种低浓度金属离子浸出的Co3O4/CuO@C催化剂,首次用于高效活化PMS降解水环境中的PM(98.2%,30min)。研究探讨了多种影响PM的降解因素以及Co3O4/CuO@C中各组分对PM降解作用的贡献,实验发现Co3O4/CuO@C结构中的碳层和双金属的存在有效减少金属离子的浸出,且Co3O4和CuO之间存在电子转移现象,可显著提高PMS的活化效率及对污染物PM的降解率。利用EPR测试和淬灭试验,证实了Co3O4/CuO@C活化PMS体系中存在能加速有机农药降解和矿化作用的活性物种,可将PM降解为生物毒性较低的中间体及H2O和CO2,并提出了可能的降解路径。此外,本研究对Co3O4/CuO@C活化PMS的应用也进行了实际的实验评估,实现了呼和浩特市周边自然环境水样中污染物PM的高效降解。本项工作提出了一种去除水环境中残留农药污染物廉价、高效、安全的方法,为今后产业化的应用提出了有效途径,具有一定的应用潜力。
该研究得到中央引导地方科技发展基金项目(2022ZY0066)、内蒙古自治区直属高校交叉学科研究基金(BR22-15-02)、内蒙古自治区直属高校创新团队(BR22-12-01)、内蒙古自治区大学生创新创业训练计划项目(202310129016)的资助。