太阳能-水动力学能量耦合实现自然水体中全天候藻类灭活

《Journal of Hazardous Materials》：Solar-hydrodynamic energy coupling enables round-the-clock algal inactivation in natural waters

　　

• •
  Bi₄O₅I₂/Bi₂O₂S 压光电催化剂实现全天候藻类灭活。
• •
  暗态下水流驱动的压电催化在4.5?小时内实现80%的藻类去除。
• •
  压光电催化协同效应在2.5?小时内灭活藻类并快速去除MC-LR。
• •
  PMS在Bi₄O₅I₂的Bi位点配位，调控·O₂^-和¹O₂的生成。
• •
  中试规模试验证实，通过自然水流和阳光可实现藻类的可持续缓解。

章节片段

引言

有害藻华的可持续缓解仍然是全球性挑战。传统的缓解策略，包括生物法、物理法和化学法，均存在固有的局限性：生物处理速度慢，物理方法成本高昂且对溶解性毒素无效，化学氧化存在二次污染风险且缺乏可持续性 [1], [2], [3]。高级氧化过程（AOPs）通过产生活性物种（RS）来破坏藻类细胞和毒素，

Bi₄O₅I₂/Bi₂O₂S（BIS）异质结的制备

将Bi(NO₃)₃·5H₂O（3?mmol）超声分散于乙二醇（60?mL）中。加入Bi₂O₂S（0.5?mmol）并超声处理0.5?小时，随后加入KI（6?mmol）。搅拌0.5?小时后，用2.0?mol·L^-1 NaOH溶液将pH调至8.5。将混合物转入100?mL聚四氟乙烯内衬高压反应釜中，在150°C下加热12?小时。冷却后，通过过滤收集固体，洗涤并冻干，得到6BIS。其他Bi₄O₅I₂/Bi₂O₂S

压光电催化灭活藻类的结构-性能基础

为实现真实环境条件下可持续的全天候藻类灭活，合理设计了一种能够高效收集机械能和太阳能的压光电催化异质结催化剂。据此，通过简易水热法成功合成了BIS异质结催化剂（图2a）。BS和BI的XRD图谱（图2b）分别与PDF #34-1493和PDF #97-041-2590标准卡片吻合良好，证实了其

结论

本研究通过整合可再生能源收集与选择性活性物种调控，推进了有害藻华缓解的涉水相关设计策略。通过耦合太阳辐射与水流驱动的机械能，压光电催化系统将催化活性扩展至超越传统光催化对光的依赖操作，从而提高了真实环境条件下藻类灭活的时间连续性。此外

CRediT作者贡献声明

尹辉（Hui Yun）：可视化、监督、调查。罗海健（Haijian Luo）：监督、方法论。张迎鹤（Yinghe Zhang）：写作——审阅与编辑、项目管理、资金获取。杨紫文（Ziwen Yang）：方法论、调查、正式分析。卢璐（Lu Lu）：写作——审阅与编辑、方法论、资金获取、正式分析、概念化。孙小南（Xiaonan Sun）：方法论、调查。邹智雪（Zhixue Zou）：资源、正式分析。戴国飞（Guofei Dai）：写作——审阅与编辑、调查、概念化。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究工作得到国家自然科学基金委员会（52170157, 52470071, 52321005）、深圳市自然科学基金（JCYJ20250604145602003）、中华人民共和国教育部产学合作协同育人项目（2504212731, 2504211828, 220902016150653）、深圳市先进功能碳材料研究及综合应用重点实验室（ZDSYS20220527171407017）以及张迎鹤"1011"科研

刘闻杰|贾云路|戴国飞|陈耀钢|杨紫文|孙小南|刘杰|尹辉|罗海健|魏曦宇|彭宁燕|杨平|姚鹏|邹智雪|李艳勤|张迎鹤|卢璐|杨雷