增強利用陽光能力,新催化劑更有效破壞永久化學物質「全氟辛酸」

作者 | 發布日期 2022 年 07 月 28 日 18:40 | 分類 材料 line share follow us in feedly line share
增強利用陽光能力,新催化劑更有效破壞永久化學物質「全氟辛酸」


常見於工業消費品的「全氟辛酸」化學物質因為難以破壞,已成為越來越嚴重的環境污染物。幾年前,科學家意外發現一種用於化妝品的粉末暴露於紫外線時,能在短短幾小時內破壞全氟辛酸;現在,科學家進一步改進這種能破壞永久化學物質的催化劑效果。

全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)是一種人工合成的全氟羧酸和含氟表面活性劑,用於製造聚四氟乙烯(商品名「特氟龍」)等常見消費品。自 1940 年代以來,PFOA 就已進入工業化大量生產,由於難以破壞,開始於環境成為臭名昭彰的永久化學物質污染物。

2020 年時萊斯大學化學工程師 Michael Wong 團隊發現,常用於化妝品的市售粉末「氮化硼」暴露在 254 奈米波長的紫外線時,可以在短短幾小時內破壞水中 99% PFOA,只是以氮化硼做為光催化劑的材料也不太理想,因為氮化硼被短波紫外線活化,但地球大氣幾乎濾掉陽光中所有短波紫外線。

因此,團隊希望盡可能提高氮化硼利用陽光其他波長以破壞 PFOA 的能力,比如介於 315~400 奈米的長波紫外線(UV-A),這是導致人體皮膚曬黑與曬傷的光線,在陽光中非常豐富。

然而氮化硼無法被 UV-A 活化,於是團隊又找上了防曬霜中另一種常見成分「二氧化鈦」,這種物質可以被 UV-A 活化,也被證明暴露於 UV-A 時會催化 PFOA 分解(儘管速度很慢),Michael Wong 團隊於是嘗試製造結合氮化硼和二氧化鈦的複合材料。

在最新研究中,團隊表明由 UV-A 驅動的新複合材料,破壞 PFOA 速度比普通二氧化鈦光催化劑還要快 15 倍,不到 3 小時就能降解去離子水中約 99% 的 PFOA;若是鹹水,則約需 9 小時。

PFOA 除了被稱為永遠的化學物質,也有越來越多證據表明 PFOA 對人類健康有害,美國一些州更對飲用水中的 PFOA 含量設出限制,隨著新催化劑提高破壞 PFOA 的能力,已引起多個工業合作夥伴關注。

(首圖來源:萊斯大學