高熵二硼化物纳米颗粒的组分设计与催化降解抗生素研究

作     者：余仁旺 刘译文 孙晓红 贺刚 董恒 邓书香 李江涛 褚衍辉 Renwang Yu;Yiwen Liu;Xiaohong Sun;Gang He;Heng Dong;Shuxiang Deng;Jiangtao Li;Yanhui Chu

作者机构：School of Materials Science and EngineeringSouth China University of TechnologyGuangzhou 510641China College of Environmental Science and EngineeringNankai UniversityTianjin 300350China Tianjin Key Laboratory of Functional Crystal MaterialsInstitute of Functional CrystalCollege of Material Science and EngineeringTianjin University of TechnologyTianjin 300384China Key Laboratory of CryogenicsTechnical Institute of Physics and ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing 100190China 

基　　金：supported by the National Key Research and Development Program of China (2021YFA0715801) the National Natural Science Foundation of China (52122204, 51972116, and 52072381) Guangzhou Basic and Applied Basic Research Foundation (202201010632) 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第9期

页      码：3582-3591页

摘      要：开发高熵硼化物材料的功能特性对于拓宽其在极端环境中的潜在应用至关重要.为此,本文通过调控材料的组分开发出具有高效催化性能的高熵二硼化物(HEB_(2))纳米颗粒:首先基于对HEB_(2)的尺寸差异因子、混合焓以及体系自蔓延燃烧模式的理论分析,我们采用一种简便、快速、低成本的燃烧合成方法合成了6种不同组分的HEB_(2)纳米颗粒;然后,通过对材料的组分进行调控实现了HEB_(2)纳米颗粒活化过硫酸盐降解抗生素的高效催化能力(四环素的最高去除效率可达93.5%).不同吸附位点的吸附能和差分电荷密度的第一性原理计算结果进一步证实了HEB_(2)优异的催化性能主要归因于Ti组元,而非高熵效应.此外,基于检测到的活性氧和计算的反应能垒,我们提出了HEB_(2)活化过硫酸盐降解抗生素的潜在催化机理.本研究不仅为HEB_(2)高效催化降解抗生素的组分设计提供了理论依据,而且显示出HEB_(2)在去除自然水体中新污染物方面的潜在应用前景.

主 题 词：催化降解 催化机理 第一性原理计算 潜在应用前景 吸附能 硼化物 组分设计 自蔓延燃烧 

学科分类：081705[081705] 07[理学] 070205[070205] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0815[工学-矿业类] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s40843-023-2496-5

馆 藏 号：203123339...