太阳能驱动的过氧酸基团活化技术能够实现工业全氟苯酚废水中羟基自由基脱氟反应的稳定进行，反应时间可超过500小时

《Nature Communications》：Solar-driven peroxyacid group activation enables＞ 500?h stable hydroxyl-radical defluorination of industrial perfluorophenol wastewater

　　

摘要

氟芳烃在水环境中难以降解，因为芳香环的离域效应及水相中的物种形成会抑制C-F键的选择性断裂，从而限制了其还原活化及直接氧化过程。羟基自由基（·OH）能够将这些污染物矿化，但接近中性的·OH生成通常需要外加氧化剂或芬顿化学反应，这不仅会产生额外的化学需求，还会留下副产物。本文报道了一种羧基功能化的结晶苝二亚胺光催化剂（Carboxyl-PDI），该催化剂在可见光下通过催化羧基-过氧酸循环产生·OH。在600纳米波长下，Carboxyl-PDI的·OH产率可达50.94%；在AM1.5 G辐照条件下，它能完全矿化100毫克/升的全氟苯酚，并且其催化活性可稳定保持超过500小时。同位素标记质谱分析和理论计算表明，其中间体为-COOOH，且氢键与邻近PDI羰基的相互作用使O-O键的键能降低了约0.31电子伏特，从而实现了低能垒下的·OH生成。在连续流动的户外阳光反应器中，该催化剂实现了95.85%的降解率、90.67%的脱氟率和79.68%的矿化率，证明了无需氧化剂即可实现全氟苯酚的可规模化脱氟处理。