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Compound-specific isotopic analysis to characterize the photocatalytic reaction of TiO2 nanoparticles with diethyl phthalate

化学 邻苯二甲酸二乙酯 光降解 分馏 激进的 邻苯二甲酸二甲酯 光催化 二氧化钛 反应速率常数 光化学 同位素分馏 羟基自由基 电子顺磁共振 邻苯二甲酸盐 动力学 催化作用 有机化学 化学工程 物理 量子力学 工程类 核磁共振
作者
Ning Min,Jun Yao,Meseret Amde,Hao Li,Wancheng Pang,Jun‐Jie Zhu,Ying Cao,Hans H. Richnow
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier BV]
卷期号:307: 135892-135892 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2022.135892
摘要

In this study compound-specific isotope analysis (CSIA) has been used to explore the degradation mechanism of nano titanium dioxide (TiO2) catalyzes photodegradation of diethyl phthalate (DEP). TiO2 is a popular photosensitizer with potential in waste water treatment and application in advanced oxidation processes. The degradation process of DEP can be described with a first-order kinetics in the applied concentration ranges. The larger degradation rate constant has been found at neutral conditions. The 13C and 2H isotope fractionation associated with the nano TiO2 catalyzes photodegradation of DEP at pH 3, 7 and 11 yield normal isotope effects. In the TiO2/UV/DEP and TiO2/H2O2/UV/DEP systems, the correlation of 13C and 2H fractionation (Λ) were calculated to be 2.7 ± 0.2, 2.8 ± 0.2 at pH 3, 2.2 ± 0.4, 2.5 ± 0.2, 2.3 ± 0.6 at pH 7 and 2.6 ± 0.3, 2.2 ± 0.3, 2.7 ± 0.2 and 2.3 ± 0.3 at pH11, respectively. The dominant free radical species in studied systems were explored by combining free radical quenching method and electron paramagnetic resonance analysis. The hydroxyl radicals have been found as the main radical species at all pH conditions studied. Furthermore, the 13C and 2H fractionation suggested that the addition of •OH on the benzene ring of DEP is the main conversion pathway. Therefore, CSIA is a promising technology for the identification of reaction pathways of DEP for example in water treatment systems.
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