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  • 發布時間:2025-12-05 15:19 原文鏈接: 鉀浮選劑光催化降解研究取得進展

      十八胺(ODA)和十二烷基嗎啉(DMP)是浮選法生產鉀鹽的常用浮選藥劑,其在水中的溶解度低,結構穩定難以實現快速自然降解。對鉀浮選藥劑開展高效處理,特別是催化降解方面的研究已成為鹽湖資源綠色高值開發利用過程中亟需關注的問題之一。

      中國科學院青海鹽湖研究所根據鉀鹽浮選藥劑性質特點,聚焦綠色高效處理的研究需要,結合高原地區自然光輻照強度大等優勢,優化光催化材料缺陷工程改性策略,成功制備金屬/非金屬雙缺陷鉍酸鹽光催化材料,考察其對可見光的吸收利用,并對雙缺陷結構改性鉍酸鹽光催化劑的催化作用機制開展深入剖析。

      研究發現,在水熱制備Bi2WO6過程中加入適當比例的還原劑和刻蝕劑,可以實現“一鍋法”在Bi2WO6納米片的中心和邊緣區域分別構筑O缺陷和W缺陷,強化提升鉍酸鹽的催化性能。機理研究發現,在雙缺陷結構材料(BWO-ES)中,W缺陷作為負電荷中心,O缺陷充當局部的正電荷中心。當這些帶相反電荷的缺陷在晶格不同位置建立時,使Bi2WO6材料的靜電偶極距由本體材料(BWO)的1.54D提升至BWO-ES的48.15D,促使材料的內建電場強度提升2.74倍,為光生電子—空穴對的有效分離提供了內部驅動力,從而抑制光生載流子的復合,瞬態熒光壽命由BWO的1.61ns提升至BWO-ES的2.63ns。

      此外,O缺陷的構筑降低了材料的帶隙,拓展了材料的光響應范圍。在可見光(λ≥400nm)照射下,BWO-ES對ODA和DMP的降解速率分別達到13.31mg/L·h和14.40mg/L·h,是本體BWO材料降解速率的3.64倍和3.59倍,可實現鹽溶液中ODA、DMP的完全礦化。

      該研究在提升鉍酸鹽材料光催化活性的同時,通過雙缺陷改性策略克服了單一氧缺陷(BWO-E)和單一鎢缺陷(BWO-S)結構在光催化過程中因O2吸附和活性物種氧化而失活的問題,在循環實驗中未見活性降低。研究不僅拓展了缺陷構筑改性光催化材料的設計思路,其在高鹽度體系中的適用性還為可見光驅動實現鉀鹽浮選藥劑的高效降解提供了新途徑。

      相關研究成果以Region-Specific Defect Engineering of Bi2W1-xO6-γ Induces Nanoscale Electric Fields and Surface Active-Sites for Enhanced Visible-Light Oxidation of Salt-Lake Flotation Agents為題,發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院穩定支持基礎研究青年團隊計劃以及青海省“昆侖英才”行動計劃等的支持。

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