Lithium metal-mediated electrochemical degradation of per- and poly- fluoroalkylsubstances (PFAS)

降级(电信) 电化学 锂(药物) 金属 材料科学 化学 冶金 计算机科学 内科学 医学 电信 电极 物理化学
作者
Bidushi Sarkar,Rameshwar L. Kumawat,Peiyuan Ma,Ke-Hsin Wang,Matin Mohebi,George C. Schatz,Chibueze V. Amanchukwu
出处
期刊:
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2025-sqtq5
摘要

Per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) have significant environmental and health hazards. Unfortunately, current PFAS degradation routes require higher temperatures or highly corrosive conditions and/or lead to incomplete defluorination and generation of shorter alkyl chains. Fortunately, fluorinated compounds are highly vulnerable to reduction. Inspired by the lithium metal battery literature, we develop an ambient temperature and pressure electrochemical degradation process that takes advantage of reactive metals and highly reducing environments. We show that electrodeposited lithium metal can enable 95% degradation and 94% defluorination of a long chain PFAS, perfluorooctanoic acid (PFOA) without forming any shorter C2-C7 PFAS as end products. More importantly, we show mineralization to LiF. Using density functional theory (DFT) and ab initio molecular dynamics (AIMD), we reveal the degradation mechanism and show that electron transfer from Li to PFOA leads to rapid C-F bond cleavage, the formation of fluoride, and carbon chain fragments. We expand the scope to other PFAS compounds and of the 33 PFAS compounds tested, 22 demonstrated degradation amounts exceeding 70% (with some degradation up to 99%), and complete mineralization to inorganic fluorides. Finally, we use the mineralized F− as a fluorine source for the synthesis of fluorinated non-PFAS compound such as ethane sulfonyl fluoride to complete a circular fluorine loop from waste to valuable product. Our work showcases a novel electrochemical approach that borrows from the battery literature to solve challenges in environmental remediation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
儒雅的以南的应助被QLJ采纳,获得30
刚刚
英姑的应助被健忘海露采纳,获得10
1秒前
YuKi完成签到,获得积分10
2秒前
自然发布了新的文献求助10
2秒前
cjh完成签到,获得积分10
2秒前
hu完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
科研通AI6.4的应助被子合采纳,获得10
4秒前
v0id的应助被欣喜紫霜采纳,获得10
6秒前
小马甲的应助被欣喜紫霜采纳,获得10
6秒前
hu发布了新的文献求助20
7秒前
7秒前
鸡血红完成签到,获得积分10
7秒前
942685630发布了新的文献求助10
8秒前
情怀的应助被压缩采纳,获得10
8秒前
花花哈完成签到,获得积分10
10秒前
sun发布了新的文献求助10
12秒前
Y62738发布了新的文献求助10
12秒前
小别针cx关注了科研通微信公众号
13秒前
13秒前
研友_VZG7GZ的应助被有趣的桃采纳,获得10
14秒前
笑点低薯片完成签到,获得积分10
14秒前
MQL完成签到,获得积分10
16秒前
co发布了新的文献求助10
16秒前
完美的从菡完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
17秒前
20秒前
拼搏道天完成签到 ,获得积分10
20秒前
追寻笑寒完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
21秒前
鲨鱼辣椒发布了新的文献求助10
21秒前
wnx发布了新的文献求助10
21秒前
taoduan2800完成签到,获得积分10
22秒前
anzer发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
压缩发布了新的文献求助10
24秒前
可爱的函函的应助被fsfy采纳,获得10
24秒前
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Linear Model and Extensions 5000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7983520
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9443770
关于积分的说明 21087443
捐赠科研通 7558287
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3376588
关于科研通互助平台的介绍 2510687
邀请新用户注册赠送积分活动 2409766