Cation-π induced surface cleavage of organic pollutants with ⋅OH formation from H2O for water treatment

化学 污染物 劈理(地质) 化学工程 环境化学 有机化学 材料科学 复合材料 断裂(地质) 工程类
作者
Yumeng Wang,Lai Lyu,Di Wang,Han‐Qing Yu,Tong Li,Yaowen Gao,Fan Li,John C. Crittenden,Lili Zhang,Chun Hu
出处
期刊:iScience [Cell Press]
卷期号:24 (8): 102874-102874 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.isci.2021.102874
摘要

High energy consumption is impedimental for eliminating refractory organic pollutants in water by applying advanced oxidation processes (AOPs). Herein, we develop a novel process for destructing these organics in chemical conjuncted Fe0-FeyCz/Fex, graphited ZIF-8, and rGO air-saturated aqueous suspension without additional energy. In this process, a strong Fe-π interaction occurs on the composite surface, causing the surface potential energy ∼310.97 to 663.96 kJ/mol. The electrons for the adsorbed group of pollutants are found to delocalize to around the iron species and could be trapped by O2 in aqueous suspension, producing ⋅OH, H, and adsorbed organic cation radicals, which are hydrolyzed or hydrogenated to intermediate. The target pollutants undergo surface cleavage and convert H2O to ⋅OH, consuming chemical adsorption energy (∼2.852–9.793 kJ/mol), much lower than that of AOPs. Our findings provide a novel technology for water purification and bring new insights into pollutant oxidation chemistry.

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