综述：用于光催化去除水和废水中的全氟和多氟烷基物质（PFASs）的先进功能材料：迈向可持续发展目标（SDGs）的进展

PFAS污染治理中光催化技术利用功能材料降解效率达85%，但稳定性与规模化应用存在挑战，需优化反应路径并整合多技术。

　　PFAS，即全氟和多氟烷基物质，是一类具有高度化学稳定性和持久性的合成有机化合物。它们广泛存在于环境中的水体和废水系统中，对生态和人类健康构成了显著的威胁。PFAS的分子结构中包含稳定的碳-氟键，这使得它们在自然环境中难以被降解或分解。因此，传统的水处理方法在去除这些污染物方面效果有限，亟需更先进的治理策略。近年来，基于功能材料的光催化技术作为一种可持续且高效的PFAS降解方法，展现出广阔的应用前景。

PFAS因其独特的化学性质，被广泛应用于多个工业领域，如消防泡沫、粘合剂、个人护理产品（如化妆品）、纸制品以及纺织业中的防水防污涂层。这些化合物不仅在工业生产中被大量使用，还通过各种途径进入环境。例如，工业废弃物、废水排放、农业活动和日常消费品的使用，都会导致PFAS在生态系统中的扩散。由于PFAS具有疏水性和疏油性，它们能够长时间滞留在水体和土壤中，甚至通过食物链进入人体，对健康造成潜在风险。

研究表明，PFAS在自然界中具有极强的环境持久性，其浓度在不同生态系统中均被检测到，包括地表水、地下水、饮用水源以及废水排放口。这种广泛的分布使得PFAS成为全球性的环境问题，其对生态和人体健康的危害引起了各国政府和科学界的高度重视。例如，美国环境保护署（EPA）和欧洲委员会（EC）已相继出台严格的法规，限制PFAS在饮用水和环境中的浓度，以保护公众健康和生态系统安全。这些法规的实施也反映出PFAS污染问题的严重性，以及对有效治理技术的迫切需求。

在PFAS的治理方面，多种创新方法被提出和研究，包括生物处理、高级氧化工艺（AOPs）等。这些方法通过不同的化学反应路径，试图实现PFAS的完全降解。其中，光催化技术因其利用太阳能作为能源、环境友好且具有可持续性，被认为是一种极具潜力的解决方案。光催化降解PFAS的过程主要依赖于光诱导的氧化和还原反应。在光照条件下，光催化剂能够生成多种活性物质，如羟基自由基（•OH）、超氧自由基（•O??）等，这些物质能够与PFAS分子发生反应，从而破坏其结构，最终实现矿化。

近年来，研究人员在光催化剂的设计和优化方面取得了显著进展。例如，通过构建异质结构、金属掺杂半导体以及金属有机框架（MOFs）等新型材料，光催化降解PFAS的效率得到了显著提高。在优化的紫外照射条件下，这些材料能够实现超过85%的矿化效率，这表明它们在PFAS治理方面具有较高的应用价值。此外，通过引入共催化剂或电子媒介，如过硫酸盐和亚硫酸盐，可以进一步提升光催化降解的效率和选择性。这些催化剂不仅能够促进PFAS的分解，还能减少有毒副产物的生成，从而提高治理的安全性和环保性。

尽管光催化技术在PFAS治理方面展现出诸多优势，但在实际应用中仍面临一些关键挑战。首先，催化剂的稳定性问题仍然存在，特别是在长期运行过程中，催化剂可能会发生失活或结构变化，影响其降解效率。其次，反应动力学和效率的优化仍然是一个重要的研究方向，需要进一步探索如何提高光催化剂对PFAS的反应速率和选择性。此外，光催化技术的可扩展性和经济可行性也是影响其大规模应用的关键因素。虽然实验室研究已经取得了良好的结果，但在实际工程应用中，如何降低设备成本、提高处理效率以及确保长期运行的稳定性，仍需进一步研究。

从可持续发展的角度来看，PFAS的治理与多个联合国可持续发展目标（SDGs）密切相关。例如，SDG 6（清洁饮水和卫生设施）和SDG 14（水下生命）直接涉及水体和生态系统的保护。因此，发展高效、可持续的PFAS治理技术，不仅有助于解决当前的环境问题，还能为实现这些全球发展目标提供支持。同时，PFAS的治理还与SDG 12（负责任的消费和生产）以及SDG 3（良好健康与福祉）等目标相联系，强调了在工业生产和消费过程中减少PFAS排放的重要性。

在光催化技术的应用中，研究人员不仅关注其降解效率，还致力于优化材料结构和反应条件，以提高其在复杂环境中的适应性。例如，通过调整光催化剂的组成和形态，可以增强其对可见光的吸收能力，从而扩大其应用范围。此外，研究还发现，某些金属和非金属材料的引入能够有效改善光催化剂的电荷分离效率，从而提高其降解能力。这些改进不仅有助于提高PFAS的去除率，还能减少治理过程中对环境的二次污染。

除了材料的优化，光催化技术的工程化和集成化也是未来研究的重要方向。例如，将光催化技术与其他水处理技术相结合，如生物处理、吸附技术和膜分离技术，可以实现更高效的PFAS治理。这种多技术协同的方法不仅能够提高处理效率，还能降低能耗和运行成本，为实现可持续发展目标提供支持。此外，研究人员还在探索如何通过改进反应路径和理解中间降解产物，进一步提高光催化技术的环境友好性和治理效果。

PFAS的治理不仅是一项技术挑战，更是一项社会和环境责任。随着全球人口的增长和工业化的加速，PFAS的排放和污染问题将更加严峻。因此，需要在政策层面加强监管，推动更严格的PFAS控制标准，同时在技术层面加快创新，提高治理效率。此外，公众对PFAS污染的认知和意识也需要提高，以促进更环保的生产和消费行为。通过多方合作，包括政府、企业和科研机构，可以共同应对PFAS污染问题，推动可持续发展目标的实现。

总之，PFAS污染已成为全球环境和健康问题的重要组成部分，其治理需要综合考虑技术、经济和社会因素。基于功能材料的光催化技术作为一种新兴的治理手段，具有广阔的应用前景，但同时也面临诸多挑战。未来的研究应继续聚焦于材料的优化、反应机制的深入理解以及治理技术的工程化应用，以提高PFAS治理的效率和可行性。同时，加强政策监管和公众教育，也是推动可持续发展目标实现的关键环节。通过这些努力，可以为解决PFAS污染问题提供更全面的解决方案，促进环境和人类健康的可持续发展。