该图像中心的图表显示了杂化光催化剂，标记为1至4，与其他光催化剂相比，研究中六价铬的明显减少。图片来源：《多金属氧酸盐》，清华大学出版社
废水中发现的有毒重金属对受污染影响的社区具有健康和安全影响。六价铬是工业过程中危险的致癌副产品，已知会导致出生缺陷、严重腹泻，并与肾癌、膀胱癌和肝癌有关。众所周知，它是电影“艾琳·布罗克维奇”中戏剧化的诉讼中心。
研究人员正试图找到从废水中去除六价铬的有效方法，最近发表的一篇论文展示了光催化技术如何成为一种解决方案。光催化是指使用光和催化剂来加速化学反应。
该论文发表在Polyoxometalates上。
“快速工业化导致含有重金属离子的废水释放增加。六价铬具有高致癌性和致畸性，广泛存在于废水中，很容易进入食物链，“中国石家庄河北师范大学研究员马媛媛说。光催化技术是一种有吸引力的解决方案，用于去除废水中的重金属，因为它具有可持续性、成本效益和环保性。
“这种去除重金属离子的绿色方法通过沙漏型磷钼酸盐基晶体光催化剂使用可持续的光能，并通过调节沙漏型磷钼酸盐簇中的中心金属离子来制定调节光催化性能的策略，”马说。研究人员之所以选择这种特殊类型的光催化剂，是因为它具有分子特性和明确的沙漏型结构，使其具有广泛的光吸收能力和降低六价铬水平所必需的能带结构。
研究人员测试了四种“混合”光催化剂，并将其与其他六种光催化剂进行了比较。这些成分略有不同，但都具有相同的沙漏型结构，可以维持在摄氏度以下。它们具有宽的可见光吸收和类似的能带结构。研究人员将这些标为1、2、3和4。在暴露于10WLED光80分钟后，混合体1和3的六价铬减少了约90%，而2和4的六价Cr分别减少了约74%和71%。
杂化物通常比任何测试的光催化剂表现更好。表现最好的混合物1和3都是Mn{P4MO6}2基于混合动力车。混合物2和4为Co{P4MO6}2-基于。研究人员怀疑，更好的性能是由于结构差异使杂交种1和3的带隙更窄。“光催化过程中的半导体光催化剂可以吸收与其带隙能量相匹配的光子，导致有毒的六价铬转化为毒性较小的铬，”马说。
展望未来，研究人员将专注于改进光催化剂的设计，同时计划如何最好地将这项技术引入现实世界的废水环境。“设计有效的光催化剂是解决水中重金属污染的第一步，”马说。“我们将设计更高效的光催化剂，并将开发的光催化剂应用于实际的工业废水。我们还将扩大污染水源的处理范围，努力实现所用光触媒材料的实用性。
更多信息：尹晓宇等人，用于有效去除六价铬、多金属氧酸盐的光活性沙漏型M{P4Mo6}2网络（）。DOI：10./POM..