Synergistically electronic interacted PVDF/CdS/TiO2 organic-inorganic photocatalytic membrane for multi-field driven panel wastewater purification
近日，課題組在基于有機-無機光催化薄膜的平板廢水凈化處理方面取得重要進展，相關研究成果以“Synergistically electronic interacted PVDF/CdS/TiO2 organic-inorganic photocatalytic membrane for multi-field driven panel wastewater purification”為題發表在環境與能源領域一區TOP期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》上，碩士生廖國成為本研究的主要完成人。感謝國家自然科學基金（22376131）的經費支持！該研究的發表極大地推進了我校化學學科的影響力。
圖1 復合光催化薄膜制備及性能
工農業生產過程中會產生大量對環境不友好的廢水，對生態系統造成很大的威脅。六價鉻(Cr(VI))被WHO國際癌癥研究中心列為A類致癌物，主要產生于電鍍、毛紡染整、皮革鞣制、防腐、涂料生產等領域。因此，解決Cr(VI)廢水污染事關民生安全，符合綠色可持續發展的戰略目標。三價鉻(Cr(III))是生物體所需的微量重金屬離子，所以將Cr(VI)還原成Cr(III)可以有效解決Cr(VI)廢水的污染危害。然而，需要注意的是，含鉻廢水中常含有豐富的有機物，水體中的Cr(III)很容易與有機物絡合形成有機鉻絡合物，過量時也會引起人體的過敏癥狀。因此，在解決Cr(VI)廢水污染的同時，也應重視有機鉻的二次危害。
太陽能驅動的廢水凈化技術是解決水體污染物危害的有效策略。本研究將優化的高活性CdS/TiO2異質結與有機鐵電PVDF復配，通過靜電紡絲工藝制備出結構穩定和可隨意裁剪的復合光催化薄膜，獲得了高效的Cr(VI)還原與協同有機物降解催化活性，可在弱光強（74.1 mW·cm-2）光照下進行快速和持久的含鉻廢水凈化處理，免除二次污染的危害。為更好地推動光催化技術在廢水處理方面的實際應用，本研究構建了基于該復合光催化薄膜的平板廢水凈化處理系統，實現了含鉻廢水的有效凈化處理。本研究通過膜材料輔助的平板反應技術為光催化廢水凈化處理提供了新方法。
圖2 復合光催化薄膜微結構、性能及其平板廢水凈化系統的性能表現和機理
文章信息：
Li*, G. Liao, W. Duan, F. Gao, Y. Wang, R. Cui, X. Wang, C. Wang*, Synergistically electronic interacted PVDF/CdS/TiO2 organic-inorganic photocatalytic membrane for multi-field driven panel wastewater purification, Appl. Catal. B-Environ. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124108