Electrocatalytic degradation of p-nitrophenol on metal-free cathode: Superoxide radical (O2•−) production via molecular oxygen activation

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作者
Yiyin Peng,Zhaoyong Bian,Feng Wang,Shun‐Lin Li,Shiwei Xu,Hui Wang
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:462: 132797-132797 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.132797
摘要

Although metal-free electrodes in molecular oxygen-activated Fenton-like wastewater treatment technologies have been developed, the reactive oxygen species (ROS) generation mechanisms are still not sufficiently clear. As a typical example of refractory phenolic wastewater, p-nitrophenol (PNP) has been widely studied. This study demonstrated the critical role of superoxide radicals (O2•-) in PNP degradation by metal-free electrodes through electron spin resonance (ESR), ROS quenching, and density functional theory (DFT) tests. The most superior metal-free electrode exhibited a mass activity of approximately 133.5 h-1 gcatalyst-1. Experimental and theoretical studies revealed the mechanism of O2•- generation via oxygen activation, including one- and three-electron transfer pathways, and found that O2•- mainly attacked the nitro group of PNP to degrade and transform the pollutant. This study enhances the mechanistic understanding of metal-free materials in the electrochemical degradation of refractory pollutants.
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