为了应对这些挑战,高效的无催化剂AOPs的构建是众望所归的。可见光辅助的无催化剂类Fenton催化过程由于易于操作且无需外部化学消耗,为实现可持续的污水净化提供了机会,但相关的协同去污机理尚不清楚,尤其是质子转移过程在当中发挥的关键效用。
近日,湖南大学的张辰副教授和曾光明教授,受染料敏化光催化体系的启发,以天然食用染料赤藓红B作为模型氧杂蒽结构,构建了一种可持续的染料光敏活化过一硫酸盐(PMS)激活体系,实现了水体中基于“以废治废”思路的高效协同去污过程,并在模拟太阳光照射下研究了PMS在染料富集溶液中的光诱导转化。
通过理论计算和光化学行为分析,验证了质子转移过程是决定体系反应活性的关键因素,主要影响了染料分子的存在形式,引发了染料结构的螺环化和去螺环化过程。此外,还基于TDDFT方法进行了全面的空穴-电子分析,揭示了染料分子活化PMS的反应中心。分析结果还表明,整个体系激活的主导激发过程由低能激发构成,电子和空穴主要由LUMO和HOMO贡献。
有趣的是,质子转移过程对反应体系的影响表现出了对关键物质的显著二重作用,并促进了该体系在广域pH范围内均表现出了较高的协同去污效应。
Dr. Fanzhi Qin, Prof. Eydhah Almatrafi, Prof. Chen Zhang, Prof. Danlian Huang, Prof. Lin Tang, Prof. Abing Duan, Dr. Deyu Qin, Dr. Hanzhuo Luo, Prof. Chengyun Zhou, Prof. Guangming Zeng
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202300256