作者:赖斯大学的杰德·博伊德 氮化硼光催化破坏水中污染物PFOA的例证
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黄/莱斯大学 莱斯大学的化学工程师们在他们最意想不到的地方发现了一种有效的催化剂，可以销毁全氟辛烷磺酸“永远”的化学物质
“这是控制，”赖斯教授王敏德说，他指的是科学实验中研究人员不期待惊喜的部分
对照组是实验科学的标尺，是测量变量的基线
“我们还没有进行全面的测试，但是在实验室的台式测试中，我们可以在四个小时内去除99%的PFOA。”黄谈到氮化硼时说，他和他的学生偶然发现了这种光活化催化剂，并花了一年多的时间进行测试
他们的研究发现，氮化硼破坏PFOA(全氟辛酸)的速度比以前报道的任何光催化剂都要快，该研究结果可在美国化学学会期刊《环境科学与技术快报》上在线查阅
PFOA是最普遍的全氟烷基和多氟烷基物质之一，是一个由4000多种化合物组成的家族，在20世纪被开发用于制造防水服装、食品包装、不粘锅和无数其他用途的涂料
全氟辛烷磺酸因其在环境中滞留的倾向而被称为“永久化学品”，科学家在几乎所有美国人的血液中发现了它们，包括新生儿
催化剂是王的专长
它们是在不参与或不被消耗的情况下引起化学反应的化合物
他的实验室已经创造了催化剂，用于销毁包括三氯乙烯和硝酸盐在内的多种污染物。他说，大约18个月前，他让他的团队寻找新的催化剂来解决全氟辛烷磺酸问题
“我们尝试了很多东西，”莱斯大学布朗工程学院化学和生物分子工程系主任黄说
“我们尝试了几种我认为有用的材料
他们都没有
这是不应该工作的，它做到了
" 催化剂氮化硼粉末是一种商业上可获得的合成矿物，广泛用于化妆品、护肤品、冷却电脑芯片的热糊以及其他消费和工业产品
这一发现始于几十个关于更有可能是全氟辛烷磺酸催化剂的失败实验
黄说，他让他实验室的两位成员，清华大学的客座研究生段和莱斯大学的研究生，先对一组候选化合物做最后的实验，然后再进行其他实验
“有文献表明其中一种可能是光催化剂，这意味着它会被特定波长的光激活，”王说
“在我们组里，我们不常使用灯光，但我说，‘让我们继续用它涂鸦吧。’
太阳是自由能量
让我们看看我们能用光做什么
" 和以前一样，没有一个实验组表现良好，但段注意到氮化硼对照组有些不同寻常
她和王重复了无数次实验，以排除意外的错误、样品制备的问题以及对奇怪结果的其他解释
他们一直看到同样的事情
“这是观察结果，”黄说
“你拿一瓶含有PFOA的水，加入你的BN粉末，然后密封起来
好了
你不需要添加任何氢或者用氧来净化它
只是我们呼吸的空气，被污染的水和氮化硼粉末
你把它暴露在紫外光下，特别是波长为254纳米的紫外-碳光下，四小时后回来，99%的PFOA已经转化成氟化物、二氧化碳和氢气
" 问题是光线
杀菌灯中常用的254纳米波长太小，无法激活氮化硼的带隙
虽然这毫无疑问是真的，但实验表明这不可能
“如果你把光带走，你就没有催化作用，”王说
“如果你不使用氮化硼粉末，只使用光，你不会有反应
" 所以氮化硼显然吸收了光，并催化了一个摧毁PFOA的反应，尽管氮化硼在光学上不可能吸收254纳米的紫外光
“这不应该起作用，”王说
“这就是为什么从来没有人想过要寻找这个，这就是为什么我们花了这么长时间才公布结果
我们需要对这种矛盾做出某种解释
" 王说他、段、王和其他作者在研究中给出了一个合理的解释
“我们的结论是，我们的材料确实吸收了254纳米的光，这是因为我们粉末中的原子缺陷，”他说
“缺陷会改变带隙
它们使其收缩到足以让粉末吸收足够的光，从而产生能吞噬PFOA的活性氧化物质
" 王说需要更多的实验证据来证实这个解释
但是根据PFOA的研究结果，他想知道氮化硼催化剂是否也可以用于其他全氟辛烷磺酸化合物
“所以我让我的学生再做一件事，”王说
“我让他们在测试中用GenX代替了PFOA
" GenX也是一种永久的化学物质
当PFOA被禁止时，基因X是最广泛使用的化学物质之一来代替它
越来越多的证据表明，GenX可能与其前身一样是一个严重的环境问题
“这是一个类似于PFOA的故事，”王说
“他们现在到处都在找GenX
但是这两者之间的一个区别是，人们以前报道过一些降解PFOA的催化剂的成功
他们没有为GenX
" Wong和他的同事发现氮化硼粉末也会破坏GenX
结果不如PFOA:在254纳米的光线下暴露两个小时，氮化硼破坏了水样中约20%的基因
但王说，该团队有想法如何改善GenX的催化剂
他说，这个项目已经引起了基于水稻的纳米技术水处理纳米系统工程研究中心的几个工业伙伴的注意
纽特是一个由国家科学基金会资助的跨学科工程研究中心，旨在开发保护人类生命和支持可持续经济发展的离网水处理系统
“这项研究很有趣，是真正的团队努力，”王说
“我们已经在这方面申请了专利，纽特对这项技术的进一步测试和开发的兴趣是一个很大的信任投票
"
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