鋰基電池方法對頑固化學物質的破壞率高達 94%
芝加哥大學普利茲克分子工程學院的研究人員找到了一種新方法來分解頑固的水污染物，即全氟烷基物質和多氟烷基物質（PFAS）。該團隊由助理領導。 Chibueze Amanchukwu 教授花了三年時間研究電池故障。他們尋找在電池中降解的化合物，並詢問相同的化學物質是否可以分解 PFAS。該團隊與西北大學研究人員合作，將電池組件降解的條件轉化為破壞 PFAS 的方法。新方法將長鏈 PFAS 分子全氟辛酸 (PFOA) 分解成礦化氟，而不會形成更難去除的較短分子。翻轉電池化學“我們實現了大約 94% 的脫氟率和 95% 的降解率。這意味著我們打破了 PFAS 中幾乎所有的碳-氟鍵，”第一作者、芝加哥大學 PME 博士後研究員 Bidushi Sarkar 說。 “我們主要是礦化並推動 PFAS 的完全分解，而不是僅僅將其切成較短的碎片。”該過程在非水電解質中使用鋰介導的電還原。它避免了化合物的氧化，而氧化是很困難的，因為氟強烈吸引電子。氟化物在還原時通常會降解水而不是其自身。該團隊通過使用具有高還原穩定性的非水溶劑並用鋰處理銅電極解決了這個問題。 “這項工作的新穎之處在於它深思熟慮地使用了鋰介導的電還原，而不是更常見的氧化途徑，在非水系統中實現高 PFOA 轉化率和近乎完全的脫氟，而不產生短鏈 PFAS 副產物，”伊利諾伊大學芝加哥分校教授 Brian Chaplin（未參與該研究）說道。模塊化和現場就緒的 PFAS 被稱為永久化學品，因為強大的碳氟鍵使其具有防火、防水和防油性能。它們的耐用性也使得它們幾乎不可能從水中去除。 “人們喜歡電化學的原因是它非常模塊化，”Amanchukwu 說。 “我可以有一個帶電池的太陽能電池板，我可以在現場有一個足夠小的電化學反應器來處理任何當地的廢物流。你不需要一個在高溫或高壓下運行的大型工廠，而人們今天試圖建造的一些系統中就有這樣的工廠。”在測試的 33 種 PFAS 化合物中，有 22 種的降解率超過 70%，有些甚至達到 99%。該研究得到了能源水系統先進材料中心的支持，該中心是阿貢國家實驗室領導的能源前沿研究中心。 “這是與 AMEWS 中心相關的令人興奮的成果，”合著者西北大學喬治·沙茨教授說。 “目的是試圖讓科學家們與通常不會互動的人進行互動。”這項工作展示了一種解決 PFAS 污染的實用、模塊化方法，並可能激發未來將污染物轉化為有價值產品的方法。
已发布: 2026-01-20 23:53:00
