PDS綠色高級氧化技術(shù)：光活化過硫酸鹽的催化劑類型

光活化過硫酸鹽（Photoactivated Persulfate）是一種在環(huán)境修復(fù)和水處理中廣泛應(yīng)用的高級氧化技術(shù)，它利用光能激活過硫酸鹽（如過硫酸鉀或過硫酸銨）以產(chǎn)生硫酸根自由基（SO?2?·），進(jìn)而氧化并降解有機(jī)污染物。在光活化過程中，通常需要催化劑來增強(qiáng)過硫酸鹽的活化效率。以下是一些常見的光活化過硫酸鹽的催化劑：

1.半導(dǎo)體光催化劑：

TiO?：二氧化鈦是最常見的半導(dǎo)體光催化劑之一，它具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和催化性能。

其他半導(dǎo)體材料：如ZnO、Fe?O?、BiVO?等也表現(xiàn)出良好的光催化性能。

2.碳基材料：

碳納米管（CNTs）：碳納米管具有優(yōu)異的電子傳輸性能和較大的比表面積，是光催化領(lǐng)域中的熱門材料。

石墨烯及其衍生物：石墨烯具有高的電子遷移率和大的比表面積，能有效促進(jìn)光生電子和空穴的分離。

活性炭：活性炭作為一種多孔碳材料，對污染物有良好的吸附性能，同時也能作為光催化劑的載體。

3.過渡金屬基催化劑：

Fe(II)、Co(II)、Cu(II)等金屬離子：這些金屬離子能在光照條件下與過硫酸鹽發(fā)生氧化還原反應(yīng)，促進(jìn)硫酸根自由基的生成。

過渡金屬氧化物和硫化物：如Fe?O?、Co?O?、CuS等也顯示出良好的光催化性能。

4.復(fù)合催化劑：

半導(dǎo)體-金屬復(fù)合催化劑：如TiO?-Fe?O?、ZnO-CuS等，通過將半導(dǎo)體與金屬或金屬氧化物復(fù)合，可以優(yōu)化催化劑的光吸收性能和電荷傳輸性能。

半導(dǎo)體-碳基復(fù)合催化劑：如TiO?-CNTs、ZnO-石墨烯等，將半導(dǎo)體與碳基材料復(fù)合可以提高催化劑的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。

5.其他新型催化劑：

生物基催化劑：如酶、微生物等，它們能在光照條件下與過硫酸鹽發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生具有氧化性的活性物質(zhì)。

有機(jī)-無機(jī)復(fù)合催化劑：通過將有機(jī)分子與無機(jī)材料結(jié)合，可以制備出具有優(yōu)異光催化性能的新型催化劑。

6.金屬有機(jī)框架（MOFs）：MOFs是由金屬離子或金屬簇與有機(jī)配體通過配位鍵自組裝形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。MOFs具有高的比表面積、可調(diào)的孔徑和獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，可以作為光活化過硫酸鹽的催化劑。例如，某些MOFs可以直接作為光催化劑，通過捕獲光生電子來活化過硫酸鹽，生成硫酸根自由基等活性物種，從而降解有機(jī)污染物。

7.非金屬催化劑：如氮化碳（C?N?）、黑磷等，它們具有獨(dú)特的光電性質(zhì)，可以作為光活化過硫酸鹽的催化劑。這些非金屬催化劑在可見光下就能展現(xiàn)出良好的催化活性，并且具有較高的穩(wěn)定性和環(huán)境友好性。

8.硫摻雜的CoO（S-CoO/Ti）：通過簡單的一步電沉積法在鈦片上原位生長的硫摻雜的CoO也表現(xiàn)出優(yōu)異的過硫酸鹽活化性能。理論計(jì)算表明，S摻雜可以增加Co原子的電子密度，有利于Co2?的形成，從而提高PMS的活化性能。

9.Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑：具有Z型異質(zhì)結(jié)的復(fù)合光催化劑能產(chǎn)生更多的光生載流子，并使其保持較高的氧化還原電位，有利于提高光催化反應(yīng)的效率。例如，使用β-PDI和MIL-101(Fe)作為前驅(qū)體，制備的Z型光催化劑在可見光下活化過硫酸鹽降解水中的磺胺甲噁唑方面表現(xiàn)出良好的性能。

10.光熱催化劑：如MoS?等，可以作為光熱催化劑來活化過硫酸鹽。在紅外激光器的照射下，MoS?能夠顯著提升溶液的反應(yīng)溫度，從而促進(jìn)過硫酸鹽的活化。這種光熱催化體系主要通過產(chǎn)生硫酸根自由基和羥基自由基來降解污染物。

這些催化劑在光活化過硫酸鹽體系中具有不同的催化機(jī)理和性能特點(diǎn)，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求和條件選擇合適的催化劑。

需要注意的是，不同的催化劑在光活化過硫酸鹽體系中的催化性能和機(jī)理可能有所不同。因此，在選擇催化劑時需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和條件進(jìn)行綜合考慮。