Insight into boron-doped biochar as efficient metal-free catalyst for peroxymonosulfate activation: Important role of -O-B-O- moieties

生物炭 催化作用 化学 金属 兴奋剂 多相催化 化学工程 无机化学 有机化学 材料科学 热解 光电子学 工程类
作者
Guoping Pan,Jia Wei,Mengdie Xu,Jiamei Li,Linhao Wang,Yanan Li,Nan Cui,Jun Li,Zhaoxu Wang
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:445: 130479-130479 被引量:95
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.130479
摘要

In recent years, metal-free catalysts for persulfate-mediated oxidation processes have been widely applied to remove contaminants in the aquatic environment. Herein, a simple pyrolysis approach was used to synthesize the boron doped biochars ([email protected]) derived from boric acid mixed with tea seed shells powders. The obtained [email protected] exhibited fantastic capability to boost PMS (0.5 mM) activation for 90%∼ removal of oxytetracycline (OTC) within 20 min. Through the correlation analysis and DFT calculations, it was concluded that the apparent rate constant of pollutants removal was greatly related to the -O-B-O- groups on the biochars, which could improve the electron-donating capacity of the biochar. In addition, the degradation process of OTC was pH-dependent because of the changed roles of ROSs under different pH. Finally, according to the DFT calculation, LC-MS and toxicological analysis, the degradation pathways of pollutants and the toxicity changes during the degradation process were obtained. These findings consolidated the theoretical basis for further boosting the catalytic activity of B-doped biochars and expanded the imagination for the modification of other metal-free biochar catalysts for PMS activation.
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