光触媒の研究

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4000 (2023) この記事を引用

515 アクセス

4 オルトメトリック

メトリクスの詳細

この研究では、BiOI@NH2-MIL125(Ti)/ゼオライトナノ複合材料を使用した光触媒プロキソンプロセスでトルエンとエチルベンゼンを分解しました。オゾンと過酸化水素が同時に存在することは、プロキソンプロセスとして知られています。ソルボサーマル法を用いてナノ複合材料の合成を行った。入口空気流、オゾン濃度、H2O2 濃度、相対湿度、および初期汚染物質濃度が研究されました。ナノ複合材料は、FT-IR、BET、XRD、FESEM、EDS 元素マッピング、UV-Vis スペクトル、TEM 分析に基づいて合成に成功しました。流量0.1 L min-1、オゾン0.3 mg min-1、過酸化水素150 ppm、相対湿度45%、汚染物質50 ppmvが最適な動作条件であることがわかりました。これらの条件下では、両方の汚染物質が 95% 以上分解されました。トルエンとエチルベンゼンの場合、相乗メカニズム効果係数はそれぞれ 1.56 と 1.76 でした。ハイブリッドプロセスでは効率が 95% 以上を 7 回維持し、安定性も良好でした。光触媒プロキソンプロセスの安定性を 180 分間評価しました。プロセス中の残留オゾンレベルはわずかでした（0.01 mg min-1）。光触媒プロキソンプロセスにおける CO2 と CO の生成は、トルエンについてはそれぞれ 58.4、5.7 ppm、エチルベンゼンについては 53.7、5.5 ppm でした。酸素ガスは汚染物質の効果的な除去を促進し、窒素ガスは抑制効果がありました。汚染物質の酸化中に、さまざまな有機中間体が同定されました。

揮発性有機化合物 (VOC) は、顔料、有機化学物質、石油化学製品、医薬品などの多くの工業プロセスで生成されます。人間の健康、特に産業労働者は、ほとんどの VOC によって悪影響を受けます。したがって、周囲または職場の空気中の VOC を管理する必要があります 1、2。トルエンとエチルベンゼンは、VOC の指標となる BTEX (ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン) ファミリーのメンバーです。個人および/または業界はトルエンを広範囲に使用しており、急性または慢性的に暴露されると極度の健康影響を引き起こす可能性があります。トルエンが人間に化学性肺炎、吐き気、嘔吐、痛み、皮膚炎などの呼吸器疾患を引き起こす可能性があることはよく知られています3。タバコの煙、ガソリン、天然油にはエチルベンゼンが含まれています。エチルベンゼンは、血液、肝臓、腎臓に影響を与えるだけでなく、癌を引き起こします4。現在、産業における BTEX の分解には、吸着プロセス 5、触媒酸化プロセス 6、光触媒酸化プロセス 7、非熱プラズマプロセス 8、生物学的分解プロセス 9 などの多くの方法が適用されています。 BTEX の除去に高度な酸化プロセス (AOP) を使用することは、ラジカル生成に基づく有望なアプローチです10。オゾン化プロセス (OP) とその派生プロセスを含む、AOP のサブセットの 1 つ。周囲温度での BTEX 除去のためのオゾン処理プロセスは、エネルギー節約を考慮すると、他の技術と比較して有利です 12。光触媒 13、O3/H2O2 (プロキソンプロセス)14、O3/超音波などの補助プロセスにより、OP のパフォーマンスを向上させることができます。プロキソンプロセスでは、トルエンとエチルベンゼンの主な鉱化機構は、OH・、O2・-、その他のラジカルなどのフリー酸化ラジカルによる間接酸化に依存しています14。また、不均一系触媒を反応場に添加し、触媒表面に電子・正孔対を生成させることにより、光触媒作用により良好なミネラリゼーションを得ることができます。これを光触媒プロセスといいます13。最近の研究は、ガス貯蔵、不均一触媒作用、選択的吸着、およびセンサー技術における潜在的な用途のため、規則的な細孔構造を持つ金属有機フレームワーク (MOF) に焦点を当てています。 MOF は主に金属イオンまたは金属イオンのクラスターと、リンカーとして機能する有機分子で構成されています。二座、三座、または四座配位子は、典型的な有機単位です15。 MOF の中で、MIL ファミリーは最も重要なものの 1 つです。 NH2-MIL125 は等構造的に MIL-125 と同一ですが、合成には DMF よりもかなり高い割合のメタノールが必要です。 H2BDC を 2-アミノベンゼンジカルボン酸に置き換えることによって調製できます。 NH2-MIL125 のアミン基は表面積と細孔サイズを縮小すると予想されますが、構造内のアミン基の正確な位置は決定されていません 16。 NH2-MIL125(Ti) は、適切なバンドギャップにより、有機汚染物質の光触媒分解と水素の発生に貢献します。急速な電荷再結合を示しますが、十分な構造安定性はありません。光触媒活性を向上させるために、メンタルカチオンを有機リガンドで置換したり、貴メンタルカチオンを堆積したりするなど、多くの技術が適用されてきました17。 BiPO4、BiVO4、Bi2WO6、および BiOX (X = Cl、Br、I) は、光触媒特性および光学特性を改善するために広範に研究されているビスマス含有半導体です。光触媒の中でも、BiOI はその異方性層形成と適切なバンドギャップにより特に有望です。バンドギャップが狭いため、可視光に強く応答できます19。高速再結合と安定性の問題を克服するには、ヘテロ接合構造と MOF を組み合わせることが推奨されます。ゼオライトの大きくて快適な細孔により、ゼオライトは優れた触媒または吸着剤になります。ゼオライト構造には Al および Si 元素が含まれており、これらは気相中の汚染物質を捕捉するのに適した空間を提供します20。この研究の新規性は、新しい BiOI@NH2-MIL125(Ti)/ゼオライト (BiOI@MOF/Z) ナノ複合材料の合成と、初めてトルエンとエチルベンゼンを除去する光触媒プロキソンプロセスの開始触媒として使用したことです。この研究の主な目的は次のとおりでした: (i) 汚染された空気からのトルエンおよび EB 除去のための触媒酸化プロセスの性能を向上させる BiOI@MOF/Z ナノ複合材料を合成し、FESEM、FT-IR、 EDS マッピング、TEM、XRD、BET、UV-Vis 分析。 (ii) 光触媒プロキソンプロセスのパフォーマンスをパラメータ (流量、オゾン濃度、H2O2 濃度 (HP)、相対湿度 (RH)、初期汚染物質濃度など) に関して検査し、(iii)相乗効果メカニズム効果、触媒の安定性と再利用性、プロセス内に残留するオゾン量の推定、トルエンとエチルベンゼンの同時除去、キャリアガスとしての酸素と窒素ガスの効果の調査、トルエンとEBの理論的無機化速度と放出物の計算CO と CO2、副産物、および考えられる経路を最適な状態に保ちます。

Merck、Sigma-Aldrich、Samchun CO, Ltd. がすべての化学試薬と材料を供給しました。試薬は分析グレードであったため、精製は必要ありませんでした。 N,N ジメチルホルムアミド [DMF、C3H7NO]、2-アミノテレフタル酸 [C8H7NO4]、3-アミノプロピルトリエトキシシラン [C9H23NO3Si (APTES)]、チタン酸テトラブチル [C16H36O4Ti]、エチレングリコール [(CH2OH)2]、硝酸ビスマス五水和物 [Bi( NO3)3・5H2O]、ヨウ化カリウム[KI]、メタノール[CH3OH]、過酸化水素(H2O2)、ゼオライト(Y型)、トルエン99.5%[C7H8]、エチルベンゼン[C8H10]、二硫化炭素(CS2)は、使用済み。

NH2-MIL125(Ti) の調製では、以前の文献 21 で説明されているソルボサーマルアプローチに従って材料の量にいくつかの変更が加えられました。ＤＭＦ（４４ｍＬ）およびメタノール（６ｍＬ）をチタン酸テトラブチル（１．３１ｍＬ）および２－アミノテレフタル酸（２／１ｇ）と混合した。 25 ± 2 °C で 20 分間、混合物を超音波バスルーム内に置きました。テフロンで裏打ちされたオートクレーブを使用して、混合溶液を175℃で72時間加熱した。最終ステップでは、懸濁液を濾過し、固体を DMF とメタノールで 3 回洗浄し、その後 80 °C で乾燥します。

文献に従って、BiOI は材料量をいくつか変更して調製されました 22。１５分以内に、１．１ミリモルのＫＩを超音波で５０ｍｌの脱イオン水に溶解した。次いで、２ミリモルのＢｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏを含む１０ｍＬのエチレングリコールの溶液を、溶液中にゆっくりと注入した。懸濁液を60分間激しく撹拌し、次いでそれをテフロン膜で覆った水浴中に70℃で90分間置いた。最後のステップでは、DW と C2H6O を使用して、触媒を濾過、洗浄し、電気オーブン内で 60 °C で数回乾燥させました。

BiOI@NH2-MIL125(Ti) を調製するために、文献 22 に従って材料の量をいくつか変更しました。 1.1 mmol KI を含む 50 mL の DW に、NH2-MIL-125(Ti) (0.5 g) を超音波処理によって 15 分間分散させました。次いで、この溶液に、２．５ｍｍｏｌのＢｉ（ＮＯ３）・５Ｈ２Ｏを含有する１０ｍＬのエチレングリコールを静かに加えた。 60分間激しく撹拌した後、懸濁液をテフロン膜で覆った水浴中に75℃で90分間入れた。触媒を濾過し、DW および C2H6O で数回洗浄し、60 °C で乾燥した後、電気オーブンを使用して触媒を乾燥させました。

ゼオライトはBiOI@NH2-MIL125(Ti)でコーティングされました。 COOH 修飾ゼオライトを使用して最初の複合材料を合成し、複合材料の性能に対するゼオライト表面修飾の影響を評価しました。以前に報告された方法をわずかに変更して、-COOH 官能基化が実行されました 23,24。ゼオライト微粉末を加熱し、400℃の加圧真空下で120分間脱気することにより、事前に吸着した湿気をゼオライト粉末から除去した。 2.5 gの無水コハク酸と10 mLのAPTESを含む溶液を25±3℃で30分間混合し、次いで溶液を50 mLのDMFに溶解した。それを１．２５ｇのゼオライトとともに撹拌しながらさらに１８時間を費やした。その結果、得られた粉末に対してエタノールで数回洗浄を行った。続いて、真空下、80℃で24時間乾燥させた。 BiOI@MOF/Z ナノ複合材料は、シード媒介成長を変更することによって合成されました。

FT-IR 分光光度計 (Spotlight 220i FT-IR 顕微鏡システム、4000 ～ 400 cm-1) を使用して、調製したサンプルの官能基を決定しました。結晶構造を評価するための成分の X 線回折 (XRD) パターンは、XRD 回折計 Riraku.-ZSX Primus 404 から取得しました。放射線源: Cu Kα [(λ = 1.54056 Å) 5° ～ 80° の範囲、ステップ間隔 0.02°、速度 0.05°/s の単色入射ビーム)]。 Debye-Scherrer の式によれば、ナノ複合材料中の微結晶 (D) の平均サイズも計算できます (式 1)25:

構造的特徴と光学特性 (UV-Vis DRS) を調査するために、Agilent Cary 60 分光光度計で紫外可視スペクトルを記録しました。 Tauc の式を使用してバンドギャップを計算しました (式 2)26。

FE-SEM (UN41219SEM) では、1.3 × 10-4 mbar 以上の真空条件下でサンプルの表面形態が観察されました。サンプルの純度分析と元素マッピングは、エネルギー分散分光法 (EDS) を使用して行われました。さらに、200 kV で動作する透過型電子顕微鏡 (TEM) を使用してサンプルの形態を観察しました。触媒の表面積、体積、および分布細孔サイズは、Quantachrome Autosorb 分析装置を使用して 77 K で測定されました。触媒はまず、真空下、200 °C で 12 時間その場で脱気されました。表面積間の線形関係を決定するために、Brunauer-Emmet-Teller (BET) が使用されました。

実験室で開発された実験装置には、入口流準備ユニット、オゾン処理ユニット、温度および相対湿度制御ユニット、汚染物質と過酸化水素の注入ユニット、および 2 つの主要部分からなる反応ユニットなど、いくつかのコンポーネントがあります。 : オゾン処理部分と垂直な円筒壁を備えた光触媒プロセス反応器。光触媒サイトの活性面積は 122.46 cm2、サンプリングおよび浄化ユニットの合計は 221 cm3 でした (図 1)。統合プロセスのすべての実行には連続システムが使用されました。

セットアップ図。

ポンプ (モデル: A-Q881、8 W) が入口ストリームを提供しました。使用されたポンプはさまざまな流量を提供する機能を備えており、入力流量は流量計によって調整されました。入口空気流中の水分とおそらく有機汚染物質を除去するために、活性炭フィルターとシリカゲルカラムが流れを処理しました。オゾン発生装置（O180F/DST、カナダ）を使用してオゾンガスを生成します。供給酸素の割合を調整することにより、オゾン濃度を調整した。回転計は入口空気流とオゾン流を制御しました。オゾン濃度はヨードメトリーによって測定されました27。熱電対とサーモスタットを備えたインピンジャー (SKC) により、温湿度調整ユニット内の温度と相対湿度が提供されました。 2 つのポンプ (Avideh Co.) を使用して、トルエン、EB、および H2O2 を注入しました。光触媒部分の反応器には、石英管の隣に同心円状に 385 nm で最大光を放射する 12 W UV ランプが含まれています。光触媒としてBiOI@MOF/Zを石英管内面に1mg cm-2の荷重で担持した。ヨウ化カリウム (KI) 受容器を使用して残留オゾンを除去しました。プロセスを実行する前に、トルエンとエチルベンゼンの濃度を測定するために注入セルでサンプリングが実行されました。分解プロセスはオゾンと H2O2 で始まり、次に汚染物質とオゾン入口を経由して光触媒ユニットに流れ、そこで分解プロセスが完了します。さらに、酸化反応後の出口流サンプルを分析しました。動作パラメータの影響を確認するには、流量 0.1 ～ 3 L-min-1、オゾンガス濃度 0.1 ～ 0.5 mg min-1、HP 濃度 50 ～ 200 ppm、RH 15 ～ 55%、および初期濃度50 ～ 250 ppmv の汚染物質が考慮されました。

反応器の入口 (C0) と出口 (Ct) の両方でのトルエンとエチルベンゼンの濃度 (ppmv) は、NIOSH 1501 標準に基づいて測定されました。サンプルは木炭チューブ (SKC) を使用して収集されました。次に、超音波バスによって 1 mL の二硫化炭素 (CS2) を使用して活性炭からトルエンとエチルベンゼンを抽出し、ガスクロマトグラフィー (GC-FID) によって測定しました (Agilent 7890A GC システム; HP-5 カラム; 30 m × 0.320 mm × 0.25 μm) 、アメリカのアジレント社）。このステップを 3 回繰り返し、平均効率を報告します。トルエンとエチルベンゼンの除去効率は (式 3) によって計算されました 28。

ここで、C0 と Ct はそれぞれ入口と出口におけるトルエンとエチルベンゼンの濃度です。

中間崩壊の研究には、ガスクロマトグラフィー (GC-Agilent 7890A、米国カリフォルニア州) および質量分析法 (MS-Agilent 5975C) が適用されました。 DB-5MS カラムには、高純度 (99.99%) ヘリウムを 1.0 mL min-1 の流量で充填しました (30 μm、0.25 mm、膜厚 0.5 μm)。プライマーとして、35 °C のカラム温度を 1 分間指定し、7.0 °C min-1 で 300 °C まで上昇させ、1 分間保持しました。 10 µL のサンプルを注入し、インジェクターと検出器を 280 °C に設定しました。プロセスの最適化における、トルエンとエチルベンゼンの理論的石灰化速度の計算は (式 4 ～ 7) に示されています 29。

ここで、CCO2、入口および CCO2、出口は CO2 入口および出口濃度であり、m は VOC 分子内の炭素原子の数に対応します (トルエン = 7、エチルベンゼン = 8)。 CO2 排出量も、ドイツの Testo 535 二酸化炭素測定装置を使用して排出口で測定されました。ポータブル CO 検出器 (CO メーターモデル CO 50、カナダ、Kimo Instruments, Inc.) も CO 濃度の測定に使用されました 30。汚染物質除去におけるプロセスの安定性を 7 回の実行で評価しました。ヨウ素分析法による出口測定における残留オゾン濃度27．式 (Eq. 5) に基づいて、メカニズム間の相乗効果 (SF) が計算されました 31。

最適な条件下でトルエンとエチルベンゼンを同時に除去するプロセスの効率が研究されました。この段階では、汚染物質のキャリアとしての純酸素、窒素ガス、大気ガスの影響が調査されました。

XRD パターンは、(図 2) に示されている調製サンプルに対して実行されました。

BiOI、MOF、ゼオライト、BiOI@MOF、および BiOI@MOF/Z XRD パターン。

図2aに示すBiOIのXRDパターンにある（2θ = 12.3°、25.5°、28.8°、31.2°、および43.2°）の5つの主要なピークは、それぞれ平面（001）、（002）、 (124)、(012)、(114)。 XRD パターンから、BiOI が正方晶相に属し、格子パラメータが a = b 3.994 および c = 9.149 であることが明らかであり、標準カード (JCPDF no. 10-0445) とよく一致していることが注目されます。強く鋭いピークから、調製されたままの生成物が高い結晶化度を有することが明らかである。 Liao らによると、XRD 分析でも同様の結果が得られました 32。 BiOI@MOFのXRDパターン（図2b）は、5つの特徴的な回折ピークを示しますが、NH2-MIL125（Ti）では特徴的な回折ピークは観察されませんでした。その結果、BiOI@MOFは低い組成と分散を有する可能性があります。 DuらのXRD結果。研究も同様でした33。 XRDパターン（図2c）に基づいて、MOF結晶が形成されました。これは、シミュレートされたXRDパターンと一致しています。 NH2-MIL125(Ti) のピークは 6.99°、9.7°、12.2°、17.2°、18.5°、および 19.7° に位置しており、MIL-125(Ti) の特徴的なピーク (013)、(113)、( 215)、(324)、(211)、(024)。 NH2-MIL125(Ti) は、アミノ基が存在する場合、その構造にほとんど影響を与えませんでした。 XRD パターンで示されているように、斜方晶系相は格子パラメーター a = 15.03 Å、b = 6.2 Å、および c = 19.15 Å によく対応しています。同様の結果が Zhang et al.でも報告されています。勉強34。ゼオライトの XRD パターン (図 2d) (JCPDS:43-0168) は、2θ = 21.7°、26.5°、28.1°、31°、50.1°、および 60.1° に 6 つの主要なピークを示し、(112)、(それぞれ、(200)、(211)、(210)、(312)、(150) 面です。 Shoja Razavi らによる研究では、同様の XRD パターンが報告されました 35。これは、BiOI@MOF/ZのXRDパターンです（図2e）。基本構造に存在するインデックスピークの一部は、主構造ピークに含まれています。ピーク強度が観察された。 (式 1) に基づくと、BiOI、MOF、BiOI@MOF、ゼオライト、および BiOI@MOF/Z の結晶サイズは、それぞれ 24、48、27.5、16.5、および 22.6 nm です。

調製したサンプルの FTIR スペクトルを (図 3) に示します。

BiOI、MOF、ゼオライト、BiOI@MOF、BiOI@MOF/Z の FTIR スペクトル。

BiOIは、571.23、1300.904、1382.38、1627.08、および3529.46 cm-1に5つのピークを示します（図3a）。 571.23 cm-1 のピークは、A2u タイプの Bi-O 結合の対称振動に対応します。材料の曲げおよび引張振動により、1300 ～ 1700 cm-1 で強い吸着が観察され、3175 ～ 3470 cm-1 の大きなピークが観察されます。 Hanらによると、研究によると、3400 cm-1 の幅広いピークは結合した水分子の O-H 振動によって引き起こされ、530 cm-1 の鋭いピークは Bi-O 伸縮によって引き起こされます 22。 NH2-MIL125(Ti) (図 3b) には、有機化合物に特有の 500 ～ 1500 cm-1 の範囲にいくつかのピークがあります。 C-N アミンの特性引張強度は 1255 cm-1 ですが、NH 曲げ振動の特性引張強度は 1622 cm-1 です。カルボキシレート結合に対応する 2 つの明らかなピークが 1535 cm-1 と 1433 cm-1 にあります。さらに、450 cm-1 付近のピークは、Ti-O-Ti の典型的な伸縮振動に起因すると考えられます。第一級アミンの振動も、対称および非対称の両方で 4000 cm-1 に幅広いピークを示しました。 1600 ～ 3400 cm-1 の間では、元の分子の –COOH 基を示す有意な振動バンドを検出することはできません。同様の結果が Zhao et al.でも報告されました。勉強。この研究によると、主要なピークは 773、1258、1385、1539、1662、2524、3059、3348、3450 cm-136 で発生しました。 BiOI@MOFのFT-IRスペクトル（図3c）は、565、807、1313、1382、1624、および3464 cm-1の6つの主要なピークによって支配されています。 -CH3 バンド、C-H バンド、および C-H ストレッチは、それぞれハロゲン化アルキル、アミノ酸、N-O ニトロ化合物、および C-H ストレッチを表します。 Han らによると、同様の結果が報告されており、BiOI@MOF ヘテロ接合の形成がさらに確認されました 22。 BiOI@MOF/Z FTIRスペクトル（図3d）は、BiOI@MOFと同様のピークを示します。 550、1383、3450 cm-1 に 3 つの主要なピークが現れました。 A2u タイプの Bi-O 結合と Si-Al-O 間の張力により、550 cm-1 にピークが生じます。材料表面への自由水分子の吸着の結果、1383 cm-1 のピークはカルボン酸基に起因し、3450 cm-1 のピークは曲げ振動 (-OH) に起因します。（図3e）によれば、FT-IRスペクトルのピークはゼオライト中のSiとAlの間の張力によるものです。ゼオライトフレームの張力は 700 ～ 900 cm-1 の範囲で対称です。ゼオライト骨格の非対称性は 1017 cm-1 にピークを生成し、NH4+ 官能基は 1081 cm-1 にピークを生成しますが、水分子の –OH 基は 3470 cm-1 にピークを生成します。

サンプルの FESEM 画像は (図 4) にあります。

(a) BiOI、(b) MOF、(c) BiOI@MOF、(d) BiOI-MOF/Z の SEM 画像および BiOI-MOF/Z の TEM 画像。

調製されたBiOIは、マイクロミラーの階層的形態を示します（図4a）。 He et al.37 によって報告されているように、BiOI は棒状の構造をしています。合成されたNH2-MIL125(Ti)では、薄い円盤状の形状が観察されました（図4b）。同様の FESEM 結果が Kim らによって報告されました。勉強38。ステムに微粒子が付着したロッドがBiOI@MOFに示されています（図4c）。 Du らによると、BiOI@MOF の形態は彼らの研究で報告された形態と類似しています 39。 BiOI@MOF/Z の形態を図 4d に示します。この画像は、触媒がゼオライトの自然構造に似た非対称構造を持っていることを示しています。図 S1 は、上記で合成された構造の EDS マップを示しています。これらの画像に基づいて、主要な構造要素が複合材料内に位置していることがわかります。触媒には、これらの元素が均一に分散して含まれています。 BiOI@MOF/Z TEM画像を図4eに示します。この TEM 画像は、MOF/ゼオライト複合材料が BiOI 表面にうまく分散されていることを明確に示しています。

BiOI@MOF/Z、N2 吸脱着等温線を図 5 に示します。77 K のサンプルではヒステリシスのないタイプ I 等温線が観察されました。細孔サイズの計算にはバレット・ジョイナー・ハレンダ (BJH) 法が使用されました。 BiOI@MOF/Z の分布プロット。

BiOI@MOF/Zの吸着・脱着パイロット。

図5に基づくと、相対圧力が増加すると吸着速度は増加し、相対圧力が減少すると脱着速度は減少します。ヒステリシスタイプ IV およびモデル H3 は、曲線形状によって決定できます。タイプ III ヒステリシスには、切開された空洞と非硬質空洞があります。引張強度の影響は、H3 ヒステリシス反発ブランチの急勾配の結果として発生します。 N2 吸脱着等温線と Barrett-Joyner-Halenda (BJH) によれば、前駆体の BET 表面積と細孔容積はそれぞれ 947.85 m2 g-1 と 16.27 cm3 g-1 でした。

図 6 は、BiOI、MOF、BiOI@MOF、および BiOI@MOF/Z の UV-Vis スペクトルを示しています。バンドエッジは、BiOI、MOF、BiOI@MOF、および BiOI@MOF/Z でそれぞれ 625、505、695、および 680 nm です。

BiOI、MOF、BiOI@MOF、BiOI@MOF/Z の UV-Vis スペクトル。

ギャップバンドを図S2に示します。 BiOI@MOF/Z はより多くの可視光を吸収することが判明し、これが電子正孔対の生成に影響を与えます。

プロセス性能は、0.1、0.5、1、2、および 3 L-min-1 の入口空気流量を調べることによってテストされました。上記の流れの場合、反応器の容積に応じて、滞留時間はそれぞれ 101.95、20.3、10.19、5.09、および 3.39 秒です。トルエンとエチルベンゼンの分解に対する流れの影響を(図7a)に示します。汚染物質の分解は最低流量 (0.1 Lm-1) で得られました。流量が増加すると、汚染物質とフリーラジカル、オゾン、活性酸素種などの酸化剤との間の化学反応の時間が短くなります。 Sangkhunらの研究でも同様の結果が見つかった。この研究では、20 mL-min-1 の流量が BTEX 分解に最適であることがわかりました 40。

トルエンとエチルベンゼンの分解に影響を与えるプロセスパラメータ。 (a) 空気流量 (0.1 ～ 3 L min-1)、(b) O3 濃度 (0.1 ～ 0.5 mg min-1)、(c) HP 濃度 (50 ～ 200 ppm)、(d) RH (15 ～ 55 %)、(e) 汚染物質濃度 (50 ～ 250 ppmv)。

トルエンおよびエチルベンゼンの除去におけるプロセスパフォーマンスに対するこのパラメータの影響を調査するために、0.1、0.2、0.3、0.4、および0.5 mg min-1のオゾンガス濃度を研究しました（図7b）。オゾン濃度が 0.1 mg min-1 から 0.3 mg min-1 に増加すると、プロセス中の除去効率が増加します。汚染物質の酸化は、(i) オゾンによる直接分解の限界、(ii) オゾンの酸化ラジカルへの分解の限界、および (iii) 汚染物質の酸化までの反応時間の限界など、いくつかの要因によって制限されます。。方程式 (6 ～ 14) は、プロセスに含まれる反応を説明しています 41。

直接酸化:

間接酸化

Ｍｎベースの触媒上でのトルエンの接触オゾン化は、Ｓｈａｏｅｔａｌ．勉強。結果は、トルエンの最大除去が 1000 ppm で得られることを示しました42。

50、100、150、および 200 ppm の HP 濃度で、トルエンおよびエチルベンゼンの除去効率をテストしました (図 7c)。結果は、HP 濃度が 50 ppm から 150 ppm に増加するとプロセス効率が増加することを示しました。過酸化水素がヒドロキシルラジカルを生成する能力については、数多くの研究が行われています。オゾンガスや紫外線などの活性化剤により、HP はヒドロキシルラジカルに分解されます。 HP 濃度は最適化する必要があります。最適濃度よりも高い濃度では、ラジカルスカベンジャーとして作用して効率が低下するためです。方程式では、 (15) ～ (18) にはプロセスの反応が示されています43。

トルエンおよびEB分解におけるプロセス効率への影響を決定するために、RH（15±3、25±3、35±3、45±3、および55±3％）を調査しました（図7D）。 RH が 15 ± 3 % から 45 ± 3% に増加すると、汚染物質分解におけるプロセスのパフォーマンスが向上しましたが、湿度 55 ± 3% では効率が低下しました。 (式 9) に基づいて、RH は AOP における反応の開始剤と考えられます。ヒドロキシルラジカルは、光触媒プロセス中に H2O によって形成されます。したがって、反応場には湿度が不可欠です。ただし、RH を増加させるとシステムの誤動作につながります。触媒表面に H2O 分子が蓄積しているため、O3 を分解するために触媒活性部位を完全に回復することができませんでした。また、RH が高いと入力流量が不均一になります。ホンら。トルエン分解における触媒オゾン化性能を研究します。この研究では、RH の 45% が最適な RH44 として報告されました。

トルエンとエチルベンゼンの初期濃度がプロセス効率に及ぼす影響を、さまざまな濃度 (50、100、150、200、および 250 ppmv) で研究しました。濃度が 50 ppmv から 250 ppmv に増加すると、プロセス効率が低下しました (図 7e)。この現象はいくつかの理由で発生しました。汚染物質の分子には反応時間が限られているため、その濃度が増加すると、オゾンやフリーラジカルと反応する可能性が低くなります。 (ii) 光触媒表面への有機物分子の吸着力が弱い。トルエンやエチルベンゼンの分解生成物や中間体も、光触媒に高濃度で塗布すると光触媒の反応点への吸着を阻害します。ジョニディらでは。オゾン支援光触媒による廃空気からのガス状トルエンの分解を調査した研究では、50 ppm (最低濃度) でのプロセス効率は 87.3% であり、トルエン濃度が 200 ppm に増加すると、プロセス効率は 52.6 に低下することが示されました。 %45。

さらに、このプロセスが最適な条件で動作すると、流量（0.1 L min-1）、オゾン濃度 0.3 g min-1、オゾン濃度 150 ppm で、初期汚染物質（50 ppmv）の 95% 以上を除去することができます。 HP濃度、相対湿度45%。

単一、二元、三重のメカニズムの有効性に関する研究が行われています。光分解 (可視光、UV-A および UV-C)、オゾン化、吸着、および過酸化水素は、単一メカニズムの一部です。バイナリーメカニズムは 2 つのメカニズムの組み合わせであり、トリプルメカニズムは 3 つの単一メカニズムの組み合わせです。結果（図S3）によると、単一、二元、および三重のメカニズムは、光触媒プロキソンプロセスよりも効率が低くなります。トルエンとエチルベンゼンの相乗効果は、それぞれ 1.56 と 1.76 でした (式 8)。相乗メカニズムの結果、光触媒プロキソンプロセスは汚染物質をより効率的に除去することができます。従来のオゾン化には、(式 6 ～ 14) の反応が含まれます。式 (22) は光分解メカニズムを説明します。 HPは反応部位で(15)～(18)の反応を引き起こします。光触媒作用はまた、フリーラジカル、電子対正孔、スーパーオキシドを生成し、トルエンとエチルベンゼンを間接的に酸化します (式 19 ～ 23)。

プロセスの安定性と光触媒の再利用性を調査しました（図8a）。触媒を 7 回使用した後でも、プロセス効率は依然として 95% 以上です。 BiPO4 触媒は、ベンゼンを分解するための光触媒システムにおいて長期安定性を有することが Long らによって報告されています 46。汚染物質除去プロセスの安定性を 180 分で評価しました。結果 (図 8a) は、プロセスを使用した後のプロセス効率が安定していることを示しました。 Wu らは、真空紫外光分解とオゾン触媒によるトルエンの分解を研究しました。結果に基づくと、このプロセスはトルエン除去において良好な安定性を示しました。連続する 4 つの段階では、プロセス効率はほぼ一定であると報告されています 47。このプロセスの結果として、オゾン残留物は、オゾンと汚染物質との直接反応速度、活性ラジカルへのオゾン分解速度、そして最終的にはプロセスの有効性を決定する上で重要な役割を果たします。初期オゾンの 95% 以上が光触媒プロキソンプロセス中に消費されました (図 8b)。黄ら。酸化プロセスにおけるオゾン残留物は無視できるほどであると報告しており、これは以前の研究と一致しています48。

(a) プロセスの安定性および触媒の再利用可能性、(b) プロセス内の残留オゾン (汚染物質 = 50 ppmv、RH = 45 ± 3、O3 = 0.3 mg min−1、HP = 150 ppm、および Q = 0.1 L min− 1)。

最適な条件で汚染物質を同時に除去するプロセスのパフォーマンスが研究されました。結果は(図S4a)、汚染物質を個別に除去する場合、両方の汚染物質を除去するプロセスの効率は95%を超えますが、トルエンとエチルベンゼンが同時に存在する場合、プロセスの効率は60から70%の間であることを示しました。初期濃度のこと。非熱プラズマ触媒プロセスでは、Liu et al. トルエンとスチレンを同時に除去します。結果は、反応器内に両方の汚染物質が存在すると、プロセスの効率が低下し、システムからのトルエンとスチレンの生成量が増加することを示しました49。汚染物質のキャリアとしての純酸素、窒素ガス、大気ガスの影響を最適な条件で調査しました。その結果、純酸素、純窒素、雰囲気ガスを使用するとプロセスのパフォーマンスが変化し、純酸素ガスは汚染物質の除去におけるプロセスの効率が向上し、窒素ガスはプロセスの効率が低下することがわかりました（図S4b）。 Chen らは、2-クロロエチルエチルスルフィドの分解における N2 と O2 の比率の影響を研究しています。結果は、N2 と O250 の比率を増加させることによってプラズマの性能が低下することを示しました。

最適な条件でCO2とCO発生量を測定しました。 CO2 の生成、およびトルエンとエチルベンゼンの連続酸化の結果として CO が生成されます。トルエンの CO2 量と CO2 排出量は 58.4 ppm と 5.7 ppm、エチルベンゼンの場合、この値は 53.7 ppm と 5.5 ppm でした。ブルネットら。トルエンの接触酸化における CO2 および CO ガスの排出を研究します。この研究では、CO がプロセスの副産物として報告されました51。光触媒プロキソンプロセスにおけるトルエンとエチルベンゼンの分解副生成物を（図S5）に示し、おそらく反応経路を図9に示しました。ベンゼン、ギ酸（FA）、酢酸（AA）、ベンジルアルコール (BA)、ベンゾアルデヒド、p-クレゾール、ヒドロキノンおよび安息香酸は、このプロセスによるトルエンの酸化における主な副生成物です。エチルベンゼンの分解により生じる中間化合物としては、トルエン、ベンゼン、安息香酸、ベンジルアルコール、ベンゾアルデヒド、シクロヘキサン、フェノール、2-メチルクロトンアルデヒド、ペンタン、ヘキサン、アセトンなどが挙げられる。オゾン分子と光分解による直接酸化、およびプロセス中に生成されるフリーラジカルと電子正孔対による間接酸化は、汚染物質を分解する 2 つの主なメカニズムによるものでした。

おそらく光触媒プロキソンによるトルエンとエチルベンゼンの分解経路と考えられます。

ソルボサーマル法を適用してナノ複合材料を調製した。 XRD、FT-IR、FESEM、TEM、EDS 元素マッピング、BET、UV-Vis スペクトルによって示されているように、ナノ複合材料は十分に合成されています。光触媒プロキソンプロセスでは、空気流、O3 濃度、HP 濃度、RH、トルエンとエチルベンゼンの初期濃度が研究されました。 0.1 L min-1 の空気流量、0.3 mg min-1 のオゾン、150 ppm の HP、45.3% の相対湿度、および 50 ppmv の汚染物質が最適な動作条件を構成することが判明しました。これらの条件下では、両方の汚染物質の 95% 以上が分解されました。トルエンとエチルベンゼンの相乗効果係数は、それぞれ 1.56 と 1.76 です。ナノコンポジットはハイブリッドプロセスにおいて 7 回まで効率 95% 以上を維持しました。 180分間安定な光触媒プロキソンプロセスが研究されています。このシステムでは、残留オゾン濃度はわずかであると報告されています (0.013 mg min-1)。このプロセスにおける二酸化炭素および一酸化炭素の排出量は、トルエンについては 58.4 および 5.7 ppm、エチルベンゼンについては 53.7 および 5.5 ppm でした。反応サイトに存在する汚染物質により、プロセス効率が低下しました。汚染物質の除去は窒素ガスによって阻害され、酸素ガスによって促進されました。汚染物質の酸化過程でいくつかの有機中間体が確認されました。結果に基づくと、光触媒プロキソンプロセスは、揮発性有機化合物であるトルエンとエチルベンゼンの分解に非常に効果的です。

現在の研究中に生成および分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

高度な酸化プロセス

(3-アミノプロピル) トリエトキシシラン

ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン

BiOI@NH2-MIL125(Ti)/ゼオライト

ジメチルホルムアミド

蒸留水

過酸化水素

金属有機フレームワーク

相対湿度

揮発性有機化合物

Wei, L.、Yu, C.、Yang, K.、Fan, Q.、Ji, H. 光熱相乗触媒による VOC および CO 除去の最近の進歩。顎。Ｊ．Ｃａｔａｌ． 42、1078–1095。 https://doi.org/10.1016/S1872-2067(20)63721-4 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Vikrant, K.、Kim, K.-H.、Peng, W.、Ge, S. & Ok, YS 空気中の揮発性有機化合物に対する標準バイオ炭材料の吸着性能: ベンゼンとメチルエチルケトンを使用したケーススタディ。化学。工学 J. 387、123943 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

キム、K.-H. 他。性能指標に基づいて浮遊トルエンの除去に最適な材料を特定する - 重要なレビュー。 J. クリーン。製品。 241、118408。https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118408 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Derakhshan-Nejad, A.、Rangkooy、HA、Cheraghi, M. & Yengejeh, RJ 実験室規模での UV 照射下で ZSM-5 ゼオライトに固定化された TiO2 ナノ粒子を使用して空気からエチルベンゼン蒸気汚染物質を除去。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．健康科学工学 18、201–209 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wang, C. et al. 多孔質有機骨格の吸着と光触媒作用により、芳香族汚染物質を効果的に除去します。 RSC アドバンス 10、32016–32019 (2020)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

リー、L.ら。ベンゼンの非常に効果的な接触酸化のための容易な合成 λ-MnO2 スピネル。化学。工学 J. 421、127828 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Liu, X.、Zhang, Y.、松島 S.、北条 H.、永永 H. ウニ様構造を持つ Ti3+ 自己ドープ TiO2 微小球を使用した気相ベンゼン処理のための光触媒酸化プロセス。化学。工学 J. 402、126220 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

サリーム、F.ら。非熱プラズマ誘電体バリア放電反応器を使用したガス混合物からのタールモデル化合物としてのベンゼンの除去。 J.エネルギー研究所 96、97–105 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Siqueira、JPS、Pereira、AM、Dutra、AMM、Firmino、PIM、Dos Santos、AB 微好気性処理システムにおける BTEX 分解に適用されたプロセスバイオエンジニアリング。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．管理。 223、426–432 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

Wang、J.ら。 CoFe2O4による活性化過酢酸の新しい高度な酸化プロセスを適用して、スルファメトキサゾールを効率的に分解します。応用カタル。 B環境。 280、119422。https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119422 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Kemani, M.、Shahsavani, A.、Ghaderi, P.、Kasaee, P. & Mehralipour, J. 埋め立て浸出水処理のための UV エレクトロプロキソン手順の最適化: エネルギー消費の研究。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．健康科学工学 19、1–13 (2021)。

記事 Google Scholar

Fang、R.ら。周囲温度でのガス状ベンゼンのオゾン接触酸化用の効率的な MnOx/SiO2@ AC 触媒。応用サーフィン。科学。 470、439–447 (2019)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Saldanha、LAS、Santos、NTDG & Tomaz、E. 異なる割合の触媒コーティング領域下でのオゾン (TiO2/UV/O3) に関連する光触媒エチルベンゼンの分解: プロセスパラメーターの評価。 9月、プリフ。テクノロジー。 263、118344。 https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.118344 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

ゴリト、AM et al. オゾンベースの水処理 (O3、O3/UV、O3/H2O2) による有機微量汚染物質の除去、細菌の不活化、および再増殖防止。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．化学。工学 9、105315 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Yoo, DK、Bhadra, BN & Jhung, SH 官能化された有機金属骨格による水および燃料からの有害有機物の吸着除去: 官能基の寄与。 J.ハザード。メーター。 403、123655 (2021)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Solís, RR、Gómez-Avilés, A.、Belver, C.、Rodriguez, JJ & Bedia, J. バッチおよび連続での水性新興汚染物質の太陽光触媒分解のための NH2-MIL-125 (Ti) のマイクロ波支援合成テスト。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．化学。工学 9、106230 (2021)。

記事 Google Scholar

Zhang、X.ら。効率的な光触媒による H2 発生のための NH2-MIL-125 (Ti)/CdS Z スキームヘテロ接合の構築。 J.ハザード。メーター。 405、124128 (2021)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Tan、HL、Amal、R. & Ng、YH 可視光駆動 BiVO 4 の光触媒活性および光電気化学活性を改善するための代替戦略: レビュー。 J. メーター。化学。 A 5、16498–16521 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Liang、Q.ら。可視光光触媒活性が強化された BiOI@ UIO-66 (NH2)@ g-C3N4 三元 Z スキームヘテロ接合の作製。応用サーフィン。科学。 456、899–907 (2018)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Alsadun, N. et al. ケーススタディとして、メソ多孔質ゼオライト様金属 - 有機フレームワーク (Zr-sod-ZMOF) を設計するためのカンテレーション戦略を紹介します。混雑する。化学。社会 142、20547–20553 (2020)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Mehralipour, J.、Jafari, AJ、Gholami, M.、Esrafili, A. & Kermani, M. 新しい MOF としての BiOI@ NH2-MIL125 (Ti)/ゼオライトの合成、および汚染物質からのベンゼン除去における高度なハイブリッド酸化プロセスの応用空気の流れ。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．健康科学工学 20、1–16 (2022)。

記事 Google Scholar

Han, L.、Zhang, X.、Wu, D. 優れた可視光光触媒活性を持つ BiOI/NH 2-MIL-125 (Ti) ヘテロ構造の構築と特性評価。 J. メーター。科学。メーター。電子。 30、3773–3781 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Al-Naddaf, Q.、Thakkar, H. & Rezaei, F. H2 精製用のコアシェル構造を備えた新規ゼオライト-5A@ MOF-74 複合吸着剤。 ACS アプリケーションメーター。インターフェイス 10、29656–29666 (2018)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

チェン、Y.ら。 CO2/CH4 および CO2/N2 分離の高い選択性を備えた新しい MOF-505@ GO 複合材料。化学。工学 J. 308、1065–1072 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Kim、SP、Choi、MY、Choi、HC メチレンブルー分解における SnO2 ナノ粒子の光触媒活性。メーター。解像度ブル。 74、85～89。 https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2015.10.024 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Haque, MJ、Bellah, MM、Hassan, MR & Rahman, S. 2 つの異なる方法による ZnO ナノ粒子の合成と、その構造的、抗菌的、光触媒的、光学的特性の比較。ナノエクスプレス 1、010007 (2020)。

記事 Google Scholar

Siriprom, W.、Teanchai, K.、Jitchot, N.、Chamchoi, N. オゾン生成と酸素濃度および大気圧での供給ガス流量の比較。メーター。今日はProc. 65、2336 (2022)。

記事 CAS Google Scholar

Khoramipour, S.、Mehralipour, J. & Hosseini, M. 埋め立て浸出水処理における超音波電気凝固プロセス効率の最適化: 新規の高度な酸化プロセス。内部。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．アナル。化学。 1、1～19。 https://doi.org/10.1080/03067319.2021.1973449 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

ダ・コスタ・フィーリョ、BM 他気流から VOC を除去するためのオゾン処理とオゾン強化光触媒: プロセスの最適化、相乗効果、およびメカニズムの評価。科学。トータル環境。 687、1357–1368 (2019)。

論文 ADS PubMed Google Scholar

マオ、L.ら。 CeO2/γ-Al2O3 を使用したプラズマ触媒ハイブリッドリアクター。相乗効果でベンゼンを分解し、ナノ粒子副生成物を削減します。 J.ハザード。メーター。 347、150–159 (2018)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Mehralipour, J. & Kermani, M. 中心複合設計による 2-4 ジクロロフェノキシ酢酸分解における光電子/過硫酸塩/nZVI プロセスの最適化: 高度な酸化プロセスの新しい組み合わせ。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．健康科学工学 19、941–957 (2021)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Liao, H.、Li, Z.、Luo, L.、Zhong, J. & Li, J. ホテイアオイ粉末を利用した、優れた可視光光触媒活性を持つ欠陥豊富で花のような BiOI/Bi5O7I ヘテロ接合の調製。サーフィン。インターフェイス 27、101470 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Du、J.ら。 BiOI/NH2-MIL-125 (Ti) 複合材料の構造と光触媒性能に関する研究。触媒 11、24 (2020)。

記事 Google Scholar

Zhang、Y.ら。吸着性と光触媒性能を高めるための、炭素繊維/MoS2 ベースの織り可能な光触媒上に NH2-MIL-125 (Ti) ナノドットを製造します。 J. コロイド界面科学。 611、706–717 (2022)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Shoja Razavi, R. & Loghman-Estarki, MR ゼオライト YJ クラスター内の酸化銅ナノ粒子の合成と特性評価。科学。 23、1097–1106 (2012)。

記事 CAS Google Scholar

Zhao、X.ら。 NH2-MIL-125(Ti)/TiO2 複合材料は、シクロヘキサンの選択酸化用の優れた可視光光触媒です。モル。カタル。 452、175–183。 https://doi.org/10.1016/j.mcat.2018.04.004 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

He, R.、Cheng, K.、Wei, Z.、Zhang, S. & Xu, D. 直接 Z スキーム BiOI/g-C3N4 光触媒の室温現場作製と光触媒活性の強化。応用サーフィン。科学。 465、964–972 (2019)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Kim, S.-N.、Kim, J.、Kim, H.-Y.、Cho, H.-Y. & アン、W.-S. MIL-125 および NH2-MIL-125 の吸着/触媒特性。カタル。今日、204、85–93 (2013)。

記事 CAS Google Scholar

Du、J.ら。 BiOI/NH2-MIL-125 (Ti) 複合材料の構造と光触媒性能に関する研究。触媒 11、24 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Sangkhun, W.、Laokiat, L.、Tanboonchuy, V.、Khamdahsag, P. & Grisdanurak, N. 可視光下でガラス繊維布上に固定化された W ドープ TiO2 を使用した BTEX の光触媒分解。超格子微細構造。 52、632–642。 https://doi.org/10.1016/j.spmi.2012.06.026 (2012)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Shokri, A.、Mahanpoor, K. & Soodbar, D. オゾン処理、UV/O3、O3/H2O2 および UV/O3/H2O2 プロセスによる石油化学廃水中のオルト-トルイジンの分解。デサリン。ウォータートリート。 57、16473–16482 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Shao、J.ら。 Mn ベースの触媒を使用した排ガス中のトルエンの低温接触オゾン化: 担体の特性と SO2/水蒸気の添加の影響。応用カタル。 B環境。 266、118662。https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.118662 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Kemani, M.、Mehralipour, J. & Kakavandi, B. 2, 4-ジクロロフェノキシ酢酸除草剤の光支援エレクトロペルオキソン: 応答曲面法による速度論的、相乗的および最適化。 J. 水プロセス工学 32、100971 (2019)。

記事 Google Scholar

ホン、W.ら。 α-MnO2/ZSM-5 触媒に SO42- を導入して酸素欠損と酸点の両方を調整することにより、トルエンの接触オゾン化を促進します。環境。科学。テクノロジー。 56、15695 (2022)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Jafari, AJ、Arfaeinia, H.、Ramavandi, B.、Kalantary, RR & Esrafily, A. ガラス繊維上にコーティングされたシリカ官能化グラフェン酸化物/ZnO を使用した廃気流からのガス状トルエンのオゾン支援光触媒分解: パフォーマンス、中間体、そして機械的な経路。エアクアル。アトモス。ヘルス 12、1181–1188 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Long, B.、Huang, J. & Wang, X. ナノ構造 BiPO4 触媒による気相ベンゼンの光触媒分解。プログレ。ナット。科学。メーター。内部。 22、644–653。 https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.11.007 (2012)。

記事 Google Scholar

ウー、M.ら。 MnO2-rGO複合触媒によるトルエン分解に対する真空紫外光分解とオゾン触媒酸化の相乗効果。化学。工学科学。 231、116288。https://doi.org/10.1016/j.ces.2020.116288 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Huang、H.ら。オゾン支援接触酸化と組み合わせた VUV 光分解によるガス状ベンゼンの効率的な分解: パフォーマンスとメカニズム。応用カタル。 B 186、62–68 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Liu, R.、Song, H.、Li, B.、Li, X. & Zhu, T. 非熱プラズマ触媒によるトルエンとスチレンの同時除去: VOC 相互作用の効果とシステム構成。 Chemosphere 263、127893。https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127893 (2021)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Chen, D.、Peng, Y.、Gao, X. & Hou, Z. 大気プラズマによる 2-クロロエチルエチルスルフィドの除去速度と分解度に対する空気中の N2 対 O2 比の影響。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．化学。工学 9、106776。 https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106776 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Brunet, J. et al. 化学的および生物学的方法によるトルエンの接触酸化から生じる副生成物の同定。 CRチム。 18、1084–1093。 https://doi.org/10.1016/j.crci.2015.09.001 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

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イラン医科大学はこの研究に財政的支援を提供しました (助成番号: 98-2-2-15237)(倫理規定: IR.IUMS.REC.1398.681)。

イラン医科大学公衆衛生学部環境健康工学科、テヘラン、イラン

ジャマル・メラリプール、アハマド・ジョニディ・ジャファリ、ミトラ・ゴラミ、アリ・エスラフィリ、マジッド・ケルマーニ

イラン医科大学大気汚染研究センター、テヘラン、イラン

ジャマル・メラリプール

イラン医科大学環境健康技術研究センター（イラン、テヘラン）

アハマド・ジョニディ・ジャファリ、ミトラ・ゴラミ、アリ・エスラフィリ、マジッド・ケルマーニ

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JM: 概念化、方法論、調査、形式分析、執筆—原案。 AJJ、MG、AE: 調査、方法論、執筆 - レビューと編集。 MK: 方法論、執筆 - レビューと編集、監督。著者全員が原稿をレビューしました。

マジッド・ケルマーニへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

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Mehralipour, J.、Jonidi Jafari, A.、Gholami, M. 他汚染された空気からのトルエンとエチルベンゼンの分解における光触媒プロキソンプロセスの性能の調査。 Sci Rep 13、4000 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-31183-w

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受信日: 2022 年 11 月 22 日

受理日: 2023 年 3 月 7 日

公開日: 2023 年 3 月 10 日

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