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次氯酸专题|模拟太阳光下条件下,通过Pt/WO3光催化生产次氯酸

发布日期:2022-10-22 10:10:44  点击量:476   信息来源:原创

目前,产业化中次氯酸的产生主要有两种方式,即电解法和合成法。

日本先进工业科学与技术研究所的Pang等提出了一种产生次氯酸的新方法。研究者在模拟太阳光条件下,首次在氯化钠水溶液中,通过可见光催化生产了次氯酸。

光催化产生次氯酸的研究

研究者将100mg的光催化剂(Pt/WO3)分散在100 mL的氯化钠水溶液中,并在100mW/cm2的模拟太阳光照射下产生次氯酸。

三氧化钨(WO3)可作为一种理想的光解水催化剂,在太阳能光解水领域中有重要的应用前景。

三氧化钨(WO3)可以负载贵金属,形成Pt/WO3催化剂,从而极大地提升催化剂的抗腐蚀性,最终提高催化剂使用寿命。

研究者通过对Pt共催化剂负载的三氧化钨(WO3)进行光催化氧化,在光照射1h后积累了约17.6μM的次氯酸。在420nm处,次氯酸生产的量子效率为2.3%。

Fig Cl−在Pt/WO3上催化产生HClO时间过程(a)和循环试验(b)

光催化产生次氯酸反应机理

Fig Cl−在金属/WO3上光催化产生次氯酸的反应机理

同时,研究者提出了金属/WO3光催化剂在太阳光作用下产生和积累次氯酸的反应机理(如上图)。在太阳光照射下,在三氧化钨(WO3)的导带和价带上产生了一对电子(e−)和空穴(h+)。而空穴(h+)则可氧化吸附于金属/WO3光催化剂表面的氯离子(Cl−)氧化成次氯酸。

研究总结

综上所述,在室温条件下,通过模拟太阳光照射催化剂,可以从含氯离子(Cl−)的水溶液中催化生产次氯酸。光辐照1小时后,Pt/WO3产生了约17.6 μM次氯酸(1.24ppm),显示了该方法在实际应用中,如饮用水杀菌中的显著潜力。

当前通过光催化产生次氯酸的方法效率依然较低,次氯酸的浓度也不够高。但是,这种全新的方法为次氯酸的发生提供了新的思路。


参考文献

Pang, R., Miseki, Y., Okunaka, S., & Sayama, K. (2020). Photocatalytic production of hypochlorous acid over Pt/WO3 under simulated solar light. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 8(23), 8629-8637.

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