神经毒剂模拟物甲基对氧磷在光活性纳米织物上选择性可见光驱动毒性降解(Appl Catal B-Environ 2020)

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本文亮点:

  • 利用静电纺丝技术制备了可见光催化纳米织物
  • 这种纳米织物是以铌酸铁和聚己内酯为基底
  • 结果表明,它对甲基对氧磷具有极强的解毒选择性
  • 光生H+和•OH自由基是导致神经毒剂破坏的原因
  • 通过DFT进行理论计算证实了纳米织物的效率

巴西米纳斯吉拉斯联邦大学化学系、物理系、冶金与材料工程系、理工学院多个课题组联合研究,以聚己内酯(PCL)和固化铌酸铁(NbOFe)纳米粒子为基底,采用静电纺丝技术制备了一种高效的光催化纳米织物(NbOFe-NF),并将其应用于高神经毒性化学战剂甲基对氧磷(MP)的光降解。其中光催化试验没有任何溶剂参与,仅仅依赖于织物、基底和可见光辐射。结果表明,光催化48小时,MP的转化率为94.5%。此外,还发现光活性纳米织物具有极强的选择性,可将MP及其原始有机磷产品转化为毒性较小的化合物。整个过程完全是光催化的,通过环境湿度产生H+和•OH自由基。

理论研究中,使用AMS-BAND进行计算,电子轨道使用未收缩的STO基组TZ2P展开,该基组具有三重ζ,并为每个原子增加了两组极化函数,并使用ZORA方法考虑相对论效应。几何结构优化和能量计算GGA-OLYP获得,对MP在铌酸铁表面吸附的能量分布进行了计算研究。为了模拟非晶态结构,在材料结构中保留了与氢结合的氧原子。在AMS中建立了(001)表面的平板模型,并创建超胞,游离MP分子在相应的表面进行了结构优化,仅吸附于平板的一侧。BAND在二维、一维材料表面吸附计算的精度与效率,均高于平面波方法。

参考文献:

Selective visible-light-driven toxicity breakdown of nerve agent simulant methyl paraoxon over a photoactive nanofabric, Applied Catalysis B: Environmental, Available online 9 December 2020, 119774