Ultrafast complete dechlorination enabled by ferrous oxide/graphene oxide catalytic membranes via nanoconfinement advanced reduction

石墨烯 氧化物 铁质 催化作用 超短脉冲 材料科学 还原(数学) 纳米技术 化学 有机化学 生物化学 冶金 激光器 物理 几何学 数学 光学
作者
Qian Xiao,Wanbin Li,Shujie Xie,Sheng Wang,Chuyang Y. Tang
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:15 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-024-54055-x
摘要

Abstract Chlorinated organic pollutants widely exist in aquatic environments and threaten human health. Catalytic approaches are proposed for their elimination, but sluggish degradation, incomplete dechlorination, and catalyst recovery remain extremely challenging. Here we show efficient dechlorination using ferrous oxide/graphene oxide catalytic membranes with strong nanoconfinement effects. Catalytic membranes are constructed by graphene oxide nanosheets with integrated ultrafine and monodisperse sub-5 nm nanoparticles through simple in-situ growth and filtration assembly. Density function theory simulation reveals that nanoconfinement effects remarkably reduce energy barriers of rate-limiting steps for iron (III)-sulfite complex dissociation to sulfite radicals and dichloroacetic acid degradation to monochloroacetic acid. Combining with nanoconfinement effects of enhancing reactants accessibility to catalysts and increasing catalyst-to-reactant ratios, the membrane achieves ultrafast and complete dechlorination of 180 µg L −1 dichloroacetic acid to chloride, with nearly 100% reduction efficiency within a record-breaking 3.9 ms, accompanied by six to seven orders of magnitude greater first-order rate constant of 51,000 min −1 than current catalysis. Meanwhile, the membranes exhibit quadrupled permeance of 48.6 L m −2 h −1 bar −1 as GO ones, because nanoparticles adjust membrane structure, chemical composition, and interlayer space. Moreover, the membranes show excellent stability over 20 cycles and universality for chlorinated organic pollutants at environmental concentrations.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
孔乙己完成签到,获得积分10
1秒前
Maria发布了新的文献求助10
1秒前
丁一发布了新的文献求助20
7秒前
小七发布了新的文献求助10
9秒前
wBw完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
zhangzhen完成签到,获得积分10
13秒前
Maria完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
14秒前
桂花载酒关注了科研通微信公众号
18秒前
迷途发布了新的文献求助10
18秒前
小雨发布了新的文献求助10
20秒前
哒哒发布了新的文献求助10
20秒前
Doctor_Peng发布了新的文献求助10
23秒前
天玄完成签到,获得积分10
24秒前
26秒前
wang发布了新的文献求助10
26秒前
26秒前
兜兜发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
上官若男应助迷途采纳,获得10
28秒前
28秒前
29秒前
AlexLee完成签到,获得积分10
29秒前
枝枝完成签到 ,获得积分10
29秒前
30秒前
黄憨憨发布了新的文献求助10
32秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
32秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
33秒前
33秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3138630
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2789630
关于积分的说明 7791721
捐赠科研通 2445972
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1300801
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626058
版权声明 601079