酚类内分泌干扰物的光催化降解机理研究

烷基取代酚类与双酚类内分泌干扰物具有明显的雌激素效应并且在环境中超痕量暴露就可干扰生物正常内分泌功能。II-VI族半导体材料能够利用太阳光深度催化降解酚类内分泌干扰物。但量子转换效率低、光催化降解机理不明确是制约其应用的瓶颈。鉴于此，在控制合成方面，本项目拟将离子液体作为孔径可调的软模板对II-VI族半导体的形貌进行调控，将宽窄带隙半导体进行复合，并控制材料表面氧空位和间隙氧的浓度来提高量子转换效率；在机理研究方面，采用紫外可见光谱监测母体分子的降解效率，色谱-质谱联用及电子顺磁共振技术同步监测降解过程的中间产物，表面光电压谱原位测定光照下发生在催化剂表面的微观物理和化学过程，揭示烷基取代酚类及双酚类内分泌干扰物的的降解机理，探索开发新型可见光响应高效光催化剂的新途径。本项目立足国家对清洁能源应用和环境治理的重大需求，对推进太阳能的利用和环境治理中有害物质处理新技术的创新具有积极意义。

环境问题和能源危机成为当前制约人类发展的两大瓶颈，光催化技术有望成为解决环境和能源问题的有效方式。本项目致力于探索开发结构、形貌和能带可控的新型半导体光催化材料。首先，该工作首次报道了不同长径比氧化锌纳米棒在离子液体1-烷基-3-甲基咪唑溴盐中被低温合成。通过改变离子液体1-位烷基链，有效地对氧化锌纳米棒的长径比进行调控。长径比为5:1的氧化锌纳米棒表现出对有机染料罗丹明B六轮的光催化降解表现出高的活性。同时对酚类内分泌干扰物降解并对机理进行了研究，结果表明双酚A降解过程是一个羟基化和矿化成二氧化碳和水的过程。该工作提出了一种新的、简单、高效合成光催化剂的新方法。该工作进一步的意义在于立足国家对清洁能源应用和环境治理的重大需求，以催化新材料和催化新技术的创新为突破口，为环境治理中有害物质处理技术创新和进步奠定一定的理论和实验基础。其次，本项目报道了第一个单晶结构表征的新化合物Cu5Br8纳米管，该化合物是六方晶系，空间群为P63/m。所有的Cu(I)原子具有四配位的几何四面体构型。这个纳米管状[Cu5Br8]n3n是63螺旋结构向下倾斜1.34nm, 只有几个单臂螺旋状，纳米管包括单，双和六次螺旋结构已经被报道，但溴化亚铜是首次报道的具有螺旋结构阴离子的CuBr纳米管。对甲基橙，胭脂红，次甲基蓝和罗丹明B等四种染料进行光催化降解实验，结果显示，该化合物对具有偶氮结构的染料具有高度的选择性。并用用液相色谱-质谱联用对降解机理进行了研究。. 本项目在英国皇家化学学会国际著名杂志“材料化学杂志”J. Mater.Chem., 2011,(21), 15732-15740、Chem. Commun., 2013, 49, 1055-1057、美国化学会 “无机化学”Inorg. Chem. 2012, (51),1852-1858、J. Solid State Chem. 2011, 184,720-724、Inorg. Chem. Commun 2013, 35, 113–116等期刊上发表文章5篇。培养研究生5名，搭建了新疆师范大学无机化学研究平台，申请到无机化学重点学科的资助。同时，项目申请者获得“新疆杰出青年基金”资助，为今后的发展奠定良好的基础，圆满地完成基金的内容，达到预期研究成果。