01
研究背景
随着全球资源与环境问题日益严峻，高效清洁降解污染物的光催化技术成为发展的趋势。自由基降解途径由于其高效性备受推崇。相比之下，空穴直接氧化途径在处理特定类型污染物方面具有独特优势，但以往的研究对这一途径关注较少。此外，现有研究对于两种途径之间转换也缺乏关注，这些问题导致难以选择最有效的降解策略来处理不同类型的污染物。
02
研究内容
近日，黑龙江大学李玉鑫教授及其团队探讨了光催化降解技术中的自由基降解途径和空穴直接氧化途径，通过两种途径机理的探究，结合实际例子对不同污染降解的途径进行了分析与总结。
图1 (a) 光催化机理。(b) 光激发后表面活性空穴的产生过程。(c) 光催化产生自由基的过程。
首先，该工作揭示了两者在污染物处理中的机制、优势及局限。
(1) 自由基降解途径：适用性好、扩散范围广、有利于电荷分离，使其在广泛的污染物类型中展现出优异的处理效果。
(2) 空穴降解途径：选择性强、氧化性高、不需要溶解氧，特别适合于处理难降解或特定化学性质的污染物。
其次，该工作首次总结了两种途径相互转换的调控手段。
(1) 针对自由基途径向空穴途径的转变的调控：增强对污染物的吸附和降低价带，以提高空穴的利用效率。
(2) 针对空穴途径向自由基途径的转变的调控：在催化剂表面增加枝节酸碱位点，以改善电荷载流子的分离和转移效率。
最后，为了有关研究者更精确地针对特定污染问题设计和优化处理策略。根据两种降解途径的特点，对适合其降解的污染物进行分类。
(1) 适合空穴途径降解：高化学稳定性的污染物、吸附性强的污染物、亲核性污染物、复杂环境中的污染物、以及竞争性强于水的污染物。
(2) 适合自由基降解：弱吸附的污染物、易被氧化的污染物、不饱和键含量高的污染物。
03
总结展望
该工作填补光催化降解途径认知方面的空白，系统探讨了这两种氧化途径的特点及其相互转变机制，并首次总结了空穴和自由基分别适用于哪些类型的污染物。文章根据不同污染物特性和反应条件提供明确依据来选择最合适的光催化策略，推动环境治理技术向更高效、更精准发展。
04
论文信息
Strategic pathway selection for photocatalytic degradation: roles of holes and radicals
Yixuan Li, Xu Gao and Yuxin Li
Inorg. Chem. Front., 2024,11, 8183-8211
https://doi.org/10.1039/D4QI01635A
*文中图片皆来源上述文章
点击“阅读原文”直达上述文章
05
通讯作者简介
李玉鑫 教授
黑龙江大学
李玉鑫，教授，博士研究生导师。2014年博士毕业于哈尔滨工业大学航天学院。主要从事稀土光功能复合体系构筑、MXene 气凝胶军用隐身材料等方面的研究。近五年，在 Adv. Mater.、Prog. Mater. Sci.、Coordin. Chem. Rev. 等期刊发表 SCI 论文五十余篇。
推荐阅读
中物院三所张祺/西南科大邓琥 | 单晶到单晶的 MOF 封装叠氮化铜制备激光敏感起爆药
合肥物质院张海民/张圣波团队 | 壳聚糖调控钴纳米催化剂的合成及其电催化硝酸根还原合成氨研究
微信改版，公众号文章不再以时间轴排列啦！
将Frontiers Journals设为星标⭐ 不错过更多精彩内容！
喜欢今天的内容？
👇 就来分享、点赞、在看三连吧 👇
