可见光驱动的高锰酸盐光催化活化技术：高效水净化的新策略

本文报道了一种可见光(VL)驱动的高锰酸盐(PM)光催化活化新策略，通过耦合PM氧化与光催化过程，实现了有机污染物的高效降解。该技术以BiVO4为模型催化剂，在7分钟内完全降解环丙沙星(CIP)，表观速率常数达0.52 min?1，较传统PM氧化提升40倍。研究揭示了活性锰物种(RMnS)的主导作用，并设计了处理能力达20 L h?1的水平流反应器，为高级氧化工艺(AOPs)的实际应用提供了新思路。

　　

Highlight

可见光驱动的高锰酸盐光催化活化策略展现出卓越性能：以BiVO₄为催化剂时，环丙沙星(CIP)在7分钟内被完全降解，表观速率常数高达0.52 min^?1，分别是传统PM氧化和VL辅助PM氧化过程的40倍和9倍。

性能表现

VL/BiVO₄/PM体系对CIP的降解遵循准一级动力学。实验证实CIP几乎不吸附于BiVO₄表面，说明降解完全由光催化氧化主导。

作用机制

通过物理表征、理论计算和原位光谱分析发现：PM在BiVO₄表面的热力学有利吸附显著增强了光生电子分离效率，同步生成活性锰物种(RMnS)和活性氧物种(ROS)，其中Mn(V)是主要氧化物种。

技术优势

该策略具有四大突出特点：

1. 强氧化能力：可降解多种难降解有机物

2. 宽pH适应性：在酸性至碱性条件下均有效

3. 抗干扰性强：耐受常见离子和有机物

4. 实际应用潜力：户外太阳能驱动反应器处理量达20 L h^?1

Conclusion

本研究开创性地实现了PM氧化与光催化的协同效应，为解决高级氧化工艺(AOPs)中能量来源、催化剂回收等关键挑战提供了新方案。设计的水平流光催化反应器展现了工业化应用前景。