農(nóng)藥在全球范圍內(nèi)的廣泛使用造成嚴(yán)重的水質(zhì)污染。阿特拉津（ATZ）是其中用于除草的殺蟲劑之一，它具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和環(huán)境持久性，在水生生態(tài)系統(tǒng)中大量頻繁檢出。部分研究人員已證實(shí)ATZ是人體潛在的致癌因子。隨著人類長期從環(huán)境中攝入ATZ，ATZ的毒性將在體內(nèi)積累并對人體健康構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。然而，ATZ難以通過傳統(tǒng)的廢水處理方式對其進(jìn)行有效降解，因此，迫切需要尋找一種高效且綠色的處理方法。
鑒于此，浙江工業(yè)大學(xué)董飛龍博士和廣西大學(xué)聶雙喜教授合作開發(fā)了一種球形摩擦納米發(fā)電機(jī)（S-TENG），通過脈沖直流電提高降解ATZ的光催化效率。本研究考察不同條件下S-TENG的電輸出性能，確定其最佳輸出條件。通過采用光電極（TiO2納米管）和光催化劑（6HF-TiO2納米片）協(xié)同降解體系，進(jìn)一步提高ATZ的光利用率和降解效率。在脈沖直流電場光電催化體系中，ATZ的去除率提高了8.53%，30min內(nèi)礦化率提高了27.2%。同時(shí)，通過EPR試驗(yàn)和自由基猝滅實(shí)驗(yàn)證明了ATZ的降解機(jī)理，結(jié)果表明，在光電催化降解過程中，摩擦電脈沖直流增加了自由基的生成。此外，羥基自由基（即?OH）在自供電光電催化系統(tǒng)ATZ的降解中起著至關(guān)重要的作用。
圖 1.（a） 基于水波驅(qū)動的S-TENG的自供電光催化系統(tǒng)用于水中ATZ降解（b）S-TENG和（c）不同系統(tǒng)下的ATZ降解效率圖（d）ATZ降解的反應(yīng)路徑。
圖 2. S-TENG的電輸出性能（a）S-TENG的基本工作機(jī)制（b）不同面積和單位數(shù)發(fā)電單元的示意圖（c）輸出性能測試示意圖（d）和（e）單個(gè)發(fā)電單元在不同面積下的產(chǎn)出性能（f）和（g）不同發(fā)電單元數(shù)的電輸出性能（h）和（i）整流后的電輸出性能。
圖 3.（a）和（b）TNT和6HF-TNSs的SEM掃描電鏡圖像（c）和（d）6OH-TNSs和TNP的SEM掃描電鏡圖像（e）TNT的XDR譜圖（f）TNTs的XPS光譜圖以及（g）O 1s和Ti 2p的詳細(xì)譜圖（h）6HF-TNSs、6OH-TNSs和TNP的XDR譜圖（i）6HF-TNS、6OH-TNSs和TNP的XPS光譜圖以及（j）O 1s、Ti 2p和F 1s的詳細(xì)譜圖。
圖 4.（a）自供電光催化系統(tǒng)實(shí)物圖（b）不同電機(jī)轉(zhuǎn)速下的電流（c）不同電機(jī)轉(zhuǎn)速下ATZ的降解（d）不同降解系統(tǒng)條件下的礦化率（e）自供電光電催化系統(tǒng)中，6HF-TNSs/TNT在五個(gè)實(shí)驗(yàn)周期后的可重復(fù)使用性能。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285522005924
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