Novel UV-LED-driven photocatalysis-chlorine activation for carbamazepine degradation by sulfur-doped NH2-MIL 53 (Fe) composites: Electronic modulation effect and the dual role of chlorine

化学 激进的 光化学 硫黄 催化作用 光催化 降级(电信) 产量(工程) 卟啉 无机化学 有机化学 材料科学 冶金 计算机科学 电信
作者
Lei Wang,Huiming Zheng,Chenkai Hu,Hanxuan Zeng,Xiaoyan Ma,Qingsong Li,Xueyan Li,Shiqing Zhou,Jing Deng
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:464: 133037-133037 被引量:55
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.133037
摘要

Chlorine activation-inefficient and the generation of disinfection by-products (DBPs) has indeed limited the application of UV/chlorine process. In this study, the typical metal-organic frameworks (MOFs) NH2-MIL53(Fe) were successfully modified with organic ligands containing sulfur functional groups and applied to construct a novel UV-LED-driven heterogeneous chlorine activation system. The generation of intermediate energy levels and the charge redistribution effect on Fe-S bond facilitated the excitation of electrons and realized the effective separation of photohole (hvb+) and photoelectron (ecb-). The involvement of S-NH2-MIL53(Fe) improved the efficiency of UV-LED/chlorine process by 6 times. The effective activation of HOCl/OCl- by hvb+ and ecb- significantly enhanced the yield of HO· and Cl·. More importantly, HOCl/OCl- played a dual role in UV-LED/chlorine/S-NH2-MIL53(Fe) process as a precursor for the generation of free radicals and a catalyst for the enhancement of HO· yield, which could achieve efficient removal of the target pollutants at lower chlorine doses. In addition, the presence of low-valent sulfur species and ecb- accelerated the cycle of Fe(II)/Fe(III) and in-situ generation of HO· and Cl·. The known generation of DBPs in UV-LED/chlorine/S-NH2-MIL53(Fe) process decreased by 37.9% compared to UV-LED/chlorine process. Developing novel UV-LED/chlorine/S-NH2-MIL53(Fe) processes provided a reliable strategy to efficiently purify actual micro-polluted water bodies.
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