凯发平台2024年2月20日电（通讯员 魏卡佳） 近日，凯发平台张潇源课题组和南京理工大学环境与生物工程K8凯发韩卫清课题组合作开发了一种具有微通道传质-纳米催化反应协同增效的二维化片层式催化剂👨🏼🌾，并对其在高级氧化水处理过程中的构效关系与传质-催化促进效应进行了深入研究。团队通过在二维化铝箔表面构建微通道强化的微纳协同催化结构，大幅提升了催化剂比表面积的利用效率👩🏼🦳，促进了界面污染物捕集效率与臭氧-自由基转化速率的显著提升，实现了低催化剂投加量下的化工尾水等实际废水高效净化🧷💊。
图1. 二维化催化剂微纳协同传质-催化原理示意图
催化剂是非均相高级氧化过程的核心，然而🚥，在实际应用中🎗，催化剂的高比表面积未必对应良好的催化效果。究其主要原因：一是催化剂大量的低效内部结构导致过长的内扩散距离，在催化过程中容易成为反应“死区”；二是由于孔径效应导致的传质-催化矛盾👞，小孔径有利于提供更高的活性比表面积👨，但也造成了更低的孔内扩散效率。因此，如何优化催化剂孔道结构、构建具有传质-催化协同的催化剂功能表面是克服上述缺陷所面临的一大挑战。
针对上述难题，课题组提出了由传统的球形颗粒催化剂到二维化催化剂的转变思路，利用金属铝箔片表面的缺陷条纹诱导阳极氧化🏃🏻♀️➡️、磷酸腐蚀与金属-非金属协同负载等方法👯，成功构建得到了具有微米传质通道-纳米催化反应簇镶嵌的催化剂表面🐏，解决了非均相高级氧化过程中由于传质距离造成的内扩散受限问题，以及由于单一介孔导致的传质-催化矛盾问题，进一步通过利用催化剂表面过渡金属活性位点的臭氧催化作用，实现了吸附型·OHads的高效生成和表面污染物的强化降解，大幅提升了单位质量催化剂的利用效率。
图2. 研究成果被选为《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）补充封面
相关研究成果以“二维化催化剂微纳协同功能表面构建与水净化应用”（2D-Like Catalyst with a Micro-nanolinked Functional Surface for Water Purification）为题发表在环境领域知名期刊《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上，并被选为补充封面。
张潇源和韩卫清为论文共同通讯作者👊，凯发平台原博士后、现南京理工大学副教授魏卡佳为论文第一作者。论文共同作者包括凯发平台教授黄霞、化学工程系副教授张如范，2023届硕士毕业生周作勇♝6️⃣、2022届硕士毕业生欧阳长沛，以及南京理工大学环境与生物工程K8凯发2022级博士生顾连凯、2020级博士生李维、2019届硕士毕业生王陆和2020届硕士毕业生刘启擎。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c07536
