科技日報北京7月27日電 （實(shí)習記者張佳欣）據最新一期《化學(xué)工程雜志》報道，美國萊斯大學(xué)的化學(xué)工程師改進(jìn)了他們對光動(dòng)力催化劑的設計，該催化劑可快速分解全氟辛酸，全氟辛酸被認為是世界上最有問(wèn)題的“永久化學(xué)污染物”之一。

研究團隊在2020年發(fā)現，常用于化妝品的氮化硼粉末暴露在波長(cháng)254納米的紫外線(xiàn)下時(shí)，可在短短幾個(gè)小時(shí)內破壞水樣中99%的全氟辛酸。研究論文通訊作者、萊斯大學(xué)化學(xué)和生物分子工程系主任黃思能認為，這并不理想，因為氮化硼被短波紫外線(xiàn)激活，大氣幾乎過(guò)濾掉了陽(yáng)光中的所有短波紫外線(xiàn)。其團隊想盡可能多地提高氮化硼從其他波長(cháng)的陽(yáng)光中獲取能量的能力。

長(cháng)波紫外線(xiàn)波長(cháng)范圍約為315—400納米，它在到達地球的陽(yáng)光中十分充足，這是導致皮膚曬黑和曬傷的原因。氮化硼是一種半導體，它不會(huì )被長(cháng)波紫外線(xiàn)激活。二氧化鈦則是防曬霜中的一種常見(jiàn)成分，是一種可被長(cháng)波紫外線(xiàn)激活的半導體。有研究證明，盡管速度非常慢，但二氧化鈦在暴露于長(cháng)波紫外線(xiàn)時(shí)會(huì )催化全氟辛酸的分解。

研究團隊決定創(chuàng )造一種由氮化硼和二氧化鈦組成的復合材料，結合其各自作為催化劑的最佳特性。新研究表明，長(cháng)波紫外線(xiàn)驅動(dòng)的復合材料破壞全氟辛酸的速度大約是普通二氧化鈦光催化劑的15倍。

通過(guò)分析光電流響應測量和其他數據，研究團隊了解到其半導體復合材料是如何獲取長(cháng)波紫外線(xiàn)能量來(lái)分解水中的全氟辛酸分子的。在自然陽(yáng)光下使用塑料水瓶進(jìn)行的戶(hù)外實(shí)驗中，他們發(fā)現，這種氮化硼—二氧化鈦復合材料可在不到3小時(shí)內降解去離子水中約99%的全氟辛酸。在咸水中，這個(gè)過(guò)程需要大約9小時(shí)。

全氟辛酸是最流行的全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)之一，是20世紀發(fā)展起來(lái)的化合物，用于制造防水服裝、食品包裝和產(chǎn)品涂料。全氟辛酸被稱(chēng)為永久化學(xué)品，因為它們不容易降解，往往會(huì )在環(huán)境中殘留。越來(lái)越多的證據表明，全氟辛酸對人類(lèi)健康有害。

黃思能表示，制定全氟辛酸標準的監管壓力越來(lái)越大，這促使水處理廠(chǎng)尋找新的、低成本的方法來(lái)去除水中的全氟辛酸。目前，他的團隊正在評估新復合光催化劑對分解其他全氟辛酸的效果。