Covalent-anion-driven self-assembled cadmium/ molybdenum sulfide hybrids for efficient nitenpyram degradation

光催化 化学 催化作用 硫化物 降级(电信) 反应速率常数 电子转移 化学工程 硫化镉 光化学 无机化学 动力学 有机化学 物理 工程类 电信 量子力学 计算机科学
作者
Zhipeng Pei,Chao Wang,Peifang Wang,Gang Zhou
出处
期刊:Journal of Environmental Management [Elsevier BV]
卷期号:316: 115269-115269 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.jenvman.2022.115269
摘要

Photocatalytic technology is an attractive and promising approach for nitenpyram degradation; however, how to ensure the carrier separation efficiency and catalytic sites exposure is still great challenges. In this study, we construct CdS@MoS2 (CM) nanohybrids with a 3D hierarchical configuration to enhance the separation and transfer efficiency of the photo-induced electron by a covalent-anion-driven self-assembly method. The vertical orientation of MoS2 ultrathin nanosheets not only provides a large specific surface area for the oxidation and reduction reactions but also enables the active edge sites of MoS2 to be maximally exposed. As a result, this structure drastically facilitates the exposure of the catalytic active region and the performance of the carrier transfer and injection into photocatalytic degradation for nitenpyram (NTP). The optimal CdS-MoS2 has an impressive and stable NTP removal efficiency with a high reaction rate constant up to 0.078 min-1, which is 3.25 times higher than that of pure cadmium sulfide. The photocatalytic degradation mechanism and degradation pathway of NTP were presented by synthesizing the results of experimental analysis and density flooding theory (DFT) calculations. In further, for the first time, the cytotoxicity and genotoxicity of NTP on moving bed biofilm reactors (MBBRs) was disclosed and a continuous photocatalytic wastewater pretreatment device based on the CM is proposed for the stable biological nitrogen removal activity of MBBRs, which can degrade more than 80% NTP per hour.
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