Rijst verbetert katalysator die ‘voor altijd’ vernietigt

Rijst verbetert katalysator die ‘voor altijd’ vernietigt

afbeelding: Illustratie die laat zien hoe een composietmateriaal dat vellen boornitride (rooster van blauwe en zilveren ballen) en nanodeeltjes van titaniumdioxide (grijze bollen) bevat, langgolvige ultraviolette energie in zonlicht gebruikt om de afbraak van PFOA in koolstofdioxide, fluor en mineralen.
visie meer

Krediet: Afbeelding met dank aan MS Wong/Rice University

HOUSTON – (25 juli 2022) – Chemische ingenieurs van Rice University hebben hun ontwerp verbeterd voor een door licht aangedreven katalysator die snel PFOA afbreekt, een van ‘s werelds meest problematische “voor altijd chemische” verontreinigende stoffen.

Michael Wong en zijn studenten deden in 2020 de verrassende ontdekking dat boornitride, een commercieel verkrijgbaar poeder dat veel wordt gebruikt in cosmetica, 99% van PFOA, of perfluoroctaanzuur, in watermonsters binnen slechts een paar uur kon vernietigen wanneer het werd blootgesteld aan ultraviolette straling. licht met een golflengte van 254 nanometer.

“Dat was geweldig omdat PFOA een toch al problematische verontreinigende stof is die heel moeilijk te vernietigen is”, zegt Wong, corresponderend auteur van een studie over de opnieuw ontworpen katalysator in Tijdschrift voor chemische technologie. “Maar het was ook niet ideaal omdat het boornitride werd geactiveerd door kortegolf-UV, en de atmosfeer filtert bijna alle kortegolf-UV uit zonlicht. We wilden het vermogen van boornitride om toegang te krijgen tot energie van andere golflengten van zonlicht zoveel mogelijk stimuleren.”

Langegolf UV, of UV-A, heeft golflengten van ongeveer 315-400 nanometer. Het is de oorzaak van zonnebrand en zonnebrand, en het is overvloedig aanwezig in zonlicht dat de aarde bereikt. Boornitride is een halfgeleider en wordt niet geactiveerd door UV-A. Titaandioxide, een veelgebruikt ingrediënt in zonnebrandcrème, is een halfgeleider die wordt geactiveerd door UV-A en er is zelfs aangetoond dat het de afbraak van PFOA katalyseert, zij het zeer langzaam, bij blootstelling aan UV-A.

Dus besloten Wong en co-hoofdauteurs Bo Wang, Lijie Duan en Kimberly Heck om een ​​composiet te maken van boornitride en titaniumdioxide die de beste eigenschappen van de afzonderlijke katalysatoren combineert. In hun nieuwe onderzoek toonden ze aan dat de UV-A-aangedreven composieten PFOA ongeveer 15 keer sneller vernietigden dan gewone fotokatalysatoren van titaniumdioxide.

Door fotostroomresponsmetingen en andere gegevens te analyseren, ontdekte het team van Wong hoe zijn halfgeleider UV-A-energie oogstte om PFOA-composietmoleculen in water uit elkaar te halen. In buitenexperimenten met plastic waterflessen onder natuurlijk zonlicht, ontdekten ze dat de boornitride-titaniumdioxide-composieten ongeveer 99% van PFOA in gedeïoniseerd water in minder dan drie uur konden afbreken. In zout water duurde dat proces ongeveer negen uur.

Steeds meer bewijs suggereert dat PFOA schadelijk is voor de menselijke gezondheid. Sommige Amerikaanse staten hebben limieten gesteld aan PFOA-besmetting in drinkwater en in maart 2021 kondigde het Environmental Protection Agency plannen aan om federale normen te ontwikkelen.

Door de toenemende regeldruk om PFOA-normen vast te stellen, zijn waterzuiveringsinstallaties op zoek naar nieuwe en kostenefficiënte manieren om PFOA uit water te verwijderen, zei Wong.

PFOA is een van de meest voorkomende PFAS (perfluoralkyl- en polyfluoralkylstoffen), een familie van verbindingen die in de 20e eeuw is ontwikkeld om coatings te maken voor waterdichte kleding, voedselverpakkingen en andere producten. PFAS zijn altijd chemicaliën genoemd omdat ze niet gemakkelijk worden afgebroken en de neiging hebben om in het milieu te blijven hangen. Wong zei dat zijn team aan het beoordelen is hoe goed zijn samengestelde fotokatalysator werkt voor het afbreken van andere PFAS.

Hij zei dat de boornitride- en composietkatalysatortechnologieën al de aandacht hebben getrokken van verschillende industriële partners in het Rice-based Nanosystems Engineering Research Center for Nanotechnology-Enabled Water Treatment (NEWT), dat wordt gefinancierd door de National Science Foundation om off-grid water te ontwikkelen behandelsystemen.

Het onderzoek werd ondersteund door de National Science Foundation (EEC-1449500), het National Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment of China (2017ZX07401004), de Scientific Research Institutes of China (2019-YSKY-009) en de China Beurzen Raad.

-30-

Peer-reviewed artikel:

“Titaniumoxide verbetert de fotokatalytische afbraak van boornitride van perfluoroctaanzuur” | Tijdschrift voor chemische technologie | DOI: 10.1016/j.cej.2022.137735

Lijie Duan, Bo Wang, Kimberly Heck, Chelsea Clark, Jinshan Wei, Minghao Wang, Jordin Metz, Gang Wu, Ah-Lim Tsai, Sujin Guo, Jacob Arredondo, Aditya Mohite, Thomas Senftle, ​​​​Paul Westerhoff, Pedro Alvarez, Xianghua Wen, Yonghui Song en Michael Wong

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137735

Afbeelding downloaden:

https://news-network.rice.edu/news/files/2022/07/0725_PFOA-fig-lg.jpg
BIJSCHRIFT: Illustratie die laat zien hoe een composietmateriaal dat vellen boornitride (rooster van blauwe en zilveren ballen) en nanodeeltjes van titaniumdioxide (grijze bollen) bevat, langgolvige ultraviolette energie in zonlicht gebruikt om de afbraak van PFOA in koolstofdioxide, fluor en mineralen. (Afbeelding met dank aan MS Wong/Rice University)

https://news-network.rice.edu/news/files/2022/07/0725_PFOA-mw-lg.jpg
BIJSCHRIFT: Michael Wong (Foto door Jeff Fitlow/Rice University)

https://news-network.rice.edu/news/files/2022/07/0725_PFOA_molecule-lg.jpg
BIJSCHRIFT: Moleculaire structuur van perfluoroctaanzuur, of PFOA, een van ‘s werelds meest voorkomende “voor altijd chemische” verontreinigende stoffen. (Afbeelding met dank aan Rice University)

Gerelateerde verhalen en links:

Rijstingenieurs WERC hard voor het geld – 16 april 2021
news.rice.edu/news/2021/rice-engineers-werc-hard-money

NSF vernieuwt op rijst gebaseerd NEWT-centrum voor waterbehandeling – okt. 15, 2020
news.rice.edu/news/2020/nsf-renews-rice-based-newt-center-water-behandeling

Boornitride vernietigt PFAS ‘voor altijd’ chemicaliën PFOA, GenX – 7 juli 2020
news.rice.edu/news/2020/boron-nitride-destroys-pfas-forever-chemicals-pfoa-genx

Fluorkoolstofbindingen zijn geen partij voor door licht aangedreven nanokatalysatoren – 22 juni 2020
news.rice.edu/news/2020/fluorocarbon-bonds-are-no-match-light-powered-nanocalyst

Deze release is online te vinden op news.rice.edu.

Volg Rice News en Media Relations via Twitter @RiceUNews.

Rice University, gelegen op een 300 hectare grote beboste campus in Houston, wordt door US News & World Report gerangschikt onder de 20 beste universiteiten van het land. Rice heeft zeer gerespecteerde scholen voor architectuur, bedrijfskunde, voortgezette studies, techniek, geesteswetenschappen, muziek, natuurwetenschappen en sociale wetenschappen en is de thuisbasis van het Baker Institute for Public Policy. Met 4.240 niet-gegradueerden en 3.972 afgestudeerde studenten, is de verhouding student-tot-faculteit van Rice iets minder dan 6-tegen-1. Het residentiële collegesysteem bouwt hechte gemeenschappen en levenslange vriendschappen op, slechts één reden waarom Rice op nummer 1 staat. 1 voor veel interactie tussen race en klasse en nr. 1 voor kwaliteit van leven door de Princeton Review. Rijst wordt ook beoordeeld als de beste waarde onder particuliere universiteiten door Kiplinger’s Personal Finance.


Vrijwaring: AAAS en EurekAlert! zijn niet verantwoordelijk voor de juistheid van persberichten die op EurekAlert! door bijdragende instellingen of voor het gebruik van informatie via het EurekAlert-systeem.

Leave a Comment