碳基材料经掺杂其它元素后，其催化活性显著提高。掺杂的方式和元素有多种，比较常用的碳基材料掺杂元素是氮。如何选择合适的含氮化合物以及掺杂的处理条件显得尤为重要。
王遵尧教授课题组近年来关注催化剂掺杂的研究，并在这方面进行了积极的尝试。在这项工作中，选取了单壁羧基化碳纳米管（CNT-COOH）、多壁羟基化碳纳米管（CNT-OH）和氧化石墨（GO）等三类碳基材料，掺入尿素、NH4NO3、吲哚和聚苯胺中的氮源。研究了这些不同形式和不同材料处理的碳基材料作为催化剂，活化过硫酸盐（PS）降解2,4,4'-三羟基二苯甲酮（2,4,4'-HBP）。得到了以下研究结论：在不同的碳基材料和不同的掺杂方法得到的催化剂中，NH4NO3-CNT-OH的催化效率最高，如图1。
图1 不同催化剂催化PS对2,4,4'-HBP的去除效果。（A）不同碳质材料，（B）不同N源的N掺杂，（C）CNT-OH和不同NH4NO3掺杂量的NH4NO3-CNT-OH。
采用液相色谱-质谱联用技术共检测到2,4,4'-三羟基二苯甲酮（2,4,4'-HBP）的10个降解中间产物，并推测出三条主要的降解路径：C-C桥键的断裂、羟基化和聚合反应，特别是观察到二聚体的生成，如图2。
图2 PS/ NH4NO3-CNT-OH体系中2,4,4'-HBP的转化路径
这一研究成果近日发表于《Water Research》143(2018)176-187(DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.06.038)，论文第一作者是潘晓雪博士，通讯作者是曲瑞娟助理研究员。研究工作得到国家自然科学基金、国家博士后基金、江苏省自然科学基金青年基金的资助。同时，得到污染控制与资源化国家重点实验室的支持，作者对此表示感谢。
