近日，美國化學(xué)學(xué)會(huì)期刊（American Chemical Society）發(fā)表了科研人員利用“球磨”和氮化硼，在環(huán)境溫度和壓力下完全分解全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）的報(bào)告。這不僅為修復(fù)環(huán)境引入新策略，也開啟了氮化硼材料的新用途。

報(bào)告鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.estlett.2c00902

PFAS是一大類人造化學(xué)品，被用于制造多種產(chǎn)品，包括醫(yī)療技術(shù)產(chǎn)品、半導(dǎo)體、電池、手機(jī)、汽車和飛機(jī)。由于它們普遍很難被分解，因此也被稱為“永久化學(xué)品”，某些PFAS已被證明會(huì)在環(huán)境和人們身體中積累，并且影響健康。去年12月，美國3M公司表示，計(jì)劃退出PFAS的生產(chǎn)，并努力在2025年底前在其產(chǎn)品組合中停止使用PFAS。

當(dāng)前對(duì)PFAS降解的常用方法是球磨法。金屬磨介和添加劑之間的碰撞會(huì)產(chǎn)生固態(tài)反應(yīng)，破壞PFAS上的碳氟鍵并將其轉(zhuǎn)化為危害較小的產(chǎn)品。此過程的常用添加劑是氫氧化鉀 (KOH)，但它會(huì)形成有問題的團(tuán)塊并且具有腐蝕性。為此，研究人員開發(fā)了一種被稱為壓電材料輔助球磨（piezoelectric-material-assisted ball milling，PZM-BM）的工藝，利用氮化硼（BN）作為添加劑，在沒有溶劑的情況下破壞PFAS。

通過優(yōu)化氮化硼與PFAS的比例，該團(tuán)隊(duì)在環(huán)境溫度和壓力下在四小時(shí)內(nèi)幾乎完全去除了PFAS中的氟原子，從而有效地破壞了它。六小時(shí)后，該方法還分解了受消防泡沫污染的土壤中80%的已知PFAS。在這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，氮化硼比使用KOH更有效地降解PFAS。進(jìn)一步的分析表明，氮化硼接受來自PFAS的電子和氟原子，然后分解成氟代烷基自由基，與氧或其他自由基反應(yīng)，最終產(chǎn)生無害的礦物質(zhì)。

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2020年，萊斯大學(xué)發(fā)布一項(xiàng)研究顯示，氮化硼粉末在紫外線下，尤其是波長254nm的深紫外UV-C照射條件下，可以將全氟辛酸（PFOA，Perfluoro octanoic acid）分解為氟化物、二氧化碳和氫氣。

能令PFOA降解99%的超級(jí)催化劑竟然只是氮化硼粉體？沒錯(cuò)！

本次研究報(bào)告也提及了針對(duì)PFOA分解的實(shí)驗(yàn)，使用PZM-BM方法在經(jīng)過2小時(shí)處理后，固體全氟辛烷磺?；衔?/span>PFOS和全氟辛酸PFOA的完全破壞和接近定量100%的脫氟。因此，將氮化硼用于催化降解PFAS、PFOS、PFOA等有著非常大的潛力和應(yīng)用場景。

編譯整理 YUXI

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