BiOCl界面络合驱动C-P键光解断裂实现膦酸盐高效选择性氧化为磷酸盐

为解决工业废水中膦酸盐（如HEDP）因C-P键稳定性导致的磷污染难题，中国研究人员通过构建UV/BiOCl界面络合体系，实现86.54%的HEDP在10分钟内定向转化为磷酸盐。该研究揭示了Bi3+-O(P)配位介导的LMCT（配体-金属电荷转移）机制，突破了传统自由基氧化法的选择性瓶颈，为废水中有机磷污染控制提供了新策略。

　　

工业废水中的有机膦酸盐（如HEDP）因其顽固的碳-磷（C-P）键和强络合能力，成为水处理领域棘手的污染物。这些化合物作为阻垢剂广泛应用于冷却系统、纺织等行业，但其环境持久性会导致水体富营养化和重金属再活化。传统方法如吸附、芬顿氧化等效率低下且易受水质干扰，而自由基氧化过程缺乏选择性，甚至产生毒性更强的副产物。面对这一挑战，中国国家重点研发计划支持的研究团队在《Water Research》发表论文，创新性地利用BiOCl（氯氧化铋）的界面络合特性，通过紫外光驱动实现了膦酸盐的高效定向转化。

研究团队采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）等技术表征材料结构演变，结合液相色谱-质谱（LC-MS）追踪降解路径，并通过晶体轨道哈密顿布居数（ICOHP）计算揭示键合机制。

HEDP降解为磷酸盐的效率
实验显示，UV/BiOCl体系在10分钟内实现86.54%的HEDP转化率，显著优于UV/H₂O₂（76.87%）和UV/Cl₂（22.05%），且在pH 4-10和高盐环境下保持稳定。

界面络合机制解析
XRD和拉曼分析发现HEDP与BiOCl(110)面形成Bi-O(P)配位键（2.31 ?），诱导Bi³⁺还原为Bi⁰。这种特异性络合削弱了目标C-P键，促进紫外光激发的LMCT过程，直接断裂C-P键而非依赖自由基路径。

降解路径验证
LC-MS检测到2分钟内72.67%的HEDP直接矿化为磷酸盐，中间产物分析证实了"膦酸盐→磷酸盐"的定向转化路径，避免了有毒副产物的生成。

该研究突破了传统氧化技术的局限性，首次阐明界面配位环境调控对C-P键选择性活化的分子机制。这种基于材料表面化学设计的策略，不仅为工业废水磷污染控制提供了高效解决方案，也为其他顽固污染物的定向降解提供了范式。研究成果对实现《水污染防治行动计划》中总磷控制目标具有重要实践意义，同时拓展了LMCT理论在环境催化领域的应用边界。