ZnO纳米棒光催化降解聚丙烯微塑料：自然阳光驱动的环境修复新策略

为应对全球微塑料(MPs)污染危机，研究人员开发了基于ZnO纳米棒(NRs)的光催化系统，在自然阳光下高效降解低密度聚丙烯(LD-PP)微塑料。通过优化ZnO NRs的长径比(l/d=34)，使羰基指数(CI)提升至自然降解的5倍，为水体MPs治理提供了可持续解决方案。

　　

全球海洋中漂浮着超过5万亿个微塑料(MPs)颗粒，其中92%的粒径小于5毫米。这些源自化妆品微珠和塑料降解的MPs，不仅导致海洋生物生长受阻、繁殖障碍，更通过食物链使人类每年摄入数万颗MPs。传统污水处理工艺难以清除MPs，而高级氧化工艺(AOPs)中的光催化技术因能产生羟基自由基(^•OH)等活性物质，成为破解这一环境难题的新希望。

欧洲"CLAIM"项目团队创新性地将水热合成的氧化锌(ZnO)纳米棒(NRs)负载于玻璃纤维网格(厚度16?μm)，构建出可自然光驱动的光催化系统。相较于传统二氧化钛(TiO₂)，ZnO NRs凭借34的长径比(l/d)和更优的可见光吸收能力，在甲基蓝(MB)降解实验中展现出97.5%的效率优势。研究人员选择密度905 kg/m³、粒径300?μm的低密度聚丙烯(LD-PP)作为模型污染物，在100 mL光反应器中悬浮27个MPs颗粒(约26 mg)，通过196小时自然阳光照射，采用ATR-FTIR(衰减全反射傅里叶变换红外光谱)监测羰基指数(CI)变化。

关键技术包括：1) 水热法合成ZnO NRs；2) SEM-FEG(场发射枪扫描电镜)表征纳米结构；3) ATR-FTIR定量氧化程度；4) 自然光反应器系统模拟真实环境。

【Characterization of ZnO NRs】
SEM分析显示ZnO NRs平均长度3.2?μm(σ=3.5 nm)，直径94?nm，形成高比表面积的垂直取向结构。TEM证实其单晶性质，XRD显示强(002)晶面取向，这种结构有利于光生电子-空穴对分离。

【Photocatalytic Performance】
经过16天照射，实验组CI值达57，是对照组的5倍。SEM-FEG显示MPs表面出现明显蚀刻孔洞，证明ZnO NRs产生的超氧自由基(O₂^•-)和氢过氧自由基(HO₂^•)有效断裂PP分子链。

【Conclusion】
该研究突破性地实现了自然光驱动的MPs降解，避免了传统技术中催化剂回收、机械混合等瓶颈。ZnO NRs的低毒性、高光效特性，结合玻璃纤维对低密度MPs的捕获能力，为实际水体修复提供了新范式。论文成果发表于《Environmental Research》，为欧盟"H2020"计划下的海洋清洁项目提供了关键技术支撑。

特别致谢索邦大学的David Montero、Mohemed Selmane等学者完成显微分析，该工作获得CNRS(法国国家科研中心)和法兰西岛大区的设备支持。研究团队声明无利益冲突，相关技术已申请专利保护。