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针对废有机溶剂（WOS）处理难题，研究人员开展液相等离子体裂解结合 PrBiFeO?钙钛矿复合催化剂的研究，实现 WOS 蒸馏提纯，同步生成纯度高的 H?（约 150 L/(g?h)）和碳（产率 17.7%），为 WOS 资源化利用提供新路径。
在工业与商业的广阔领域中，有机溶剂如同一位忙碌的 “多面手”，在化工、制药、电子制造、涂料等行业的生产线上穿梭，为各类产品的诞生默默贡献力量。然而，当它们完成使命后，大量产生的废有机溶剂（WOS）却如同被遗忘的 “危险废弃物”，成为环境污染的潜在隐患。这些废溶剂若处置不当，其中的有害物质便会如脱缰野马，肆意污染空气、水源和土壤，甚至通过长期的渗漏在环境中埋下持久的危害。如何妥善处理这些 “工业废弃物”，同时挖掘其潜在价值，成为科学界和工业界亟待破解的难题。
为了攻克这一困境，韩国国家研究基金会（NRF）资助的研究团队开展了一项颇具创新性的研究，相关成果发表在《Environmental Research》。研究人员将目光聚焦于废有机溶剂的资源化利用，试图通过一种高效的技术路径，将其转化为具有高附加值的氢气和碳材料，在解决环境问题的同时创造经济价值。
研究人员采用的核心技术方法包括：
- 蒸馏提纯：通过简单蒸馏工艺对废有机溶剂进行净化，去除其中的水分，得到精制有机溶剂。
- 液相等离子体裂解：利用等离子体放电产生的强光源，在液体环境中引发有机溶剂的裂解反应。
- 钙钛矿复合催化剂应用：合成钛酸盐基（CaTiO?、SrTiO?、NiTiO?）和铁酸盐基（PrFeO?、PrBiFeO?）钙钛矿催化剂，其中新型 PrBiFeO?复合催化剂通过溶胶 - 凝胶法与溶剂热法结合制备。
材料合成与性能分析
研究首先围绕 PrBiFeO?（PBFO）钙钛矿的合成展开。通过溶胶 - 凝胶与溶剂热法结合，将 0.1 M 的 Pr (NO?)??xH?O、Bi (NO?)??9H?O 和 Fe (NO?)??9H?O 溶液依次混合，经搅拌、反应后制得复合催化剂。X 射线衍射（XRD）分析表明，PBFO 的特征峰包含 PrFeO?（JCPDS 卡 No.18-9725）和 Bi?.??Pr?.??O?的特征峰，证实其为 Pr-Bi-Fe-O 复合结构。
催化剂光催化性能与反应活性
在对多种钙钛矿催化剂的光学性能研究中发现，铁酸盐基钙钛矿对可见光表现出更高敏感性，其中 PrBiFeO?因具有更低的带隙能量和更强的可见光吸收能力，在液相等离子体裂解反应中展现出最优活性。当使用该催化剂时，氢气析出速率可达约 150 L/(g?h)，碳产率达 17.7%，且生成的氢气纯度高，碳颗粒具有粒径小、比表面积大的特点。
反应机制与关键发现
光学发射光谱分析显示，等离子体放电过程中释放出强光源，显著提升了光化学反应效率。研究证实，催化剂对可见光的敏感性与其反应活性呈正相关，PrBiFeO?通过优化光吸收和电荷转移能力，增强了等离子体分解反应的效能。此外，废有机溶剂经蒸馏后可转化为精制溶剂，实现了资源的循环利用。
研究结论与意义
该研究成功开发了一种废有机溶剂处理与资源化的新范式：通过蒸馏提纯 - 液相等离子体裂解 - 钙钛矿催化的集成工艺，不仅实现了废溶剂的无害化处理，还同步生产了高纯氢气和高附加值碳材料。其中，新型 PrBiFeO?钙钛矿复合催化剂的应用突破了传统催化剂在可见光下的活性限制，为高效利用太阳能等可再生能源提供了新思路。该技术路径兼具环境效益与经济效益，有望为化工、电子等行业的废弃物管理提供创新解决方案，推动循环经济的发展。同时，研究中揭示的催化剂光学性能与反应活性的关联机制，为设计新型光催化材料提供了理论依据，拓展了等离子体技术在环境治理和能源生产领域的应用边界。
