寻求经济高效的废水处理技术对保障人和水生态安全的意义重大。高级氧化废水处理技术是目前国内外的研发热点及有效方法之一。其中，基于过硫酸盐的高级氧化技术能产生比羟基自由基氧化能力更强的硫酸根自由基，且储存要求低、成本便宜、pH适应范围更广、选择性更好及半衰期更长，具有非常好的商业价值及应用前景。但单独的过硫酸盐氧化能力有限，需要进行激活。借助清洁可再生的太阳光活化过硫酸盐技术降解有机污染物的方法备受青睐。然而，光产生的电子只有很小一部分与过硫酸盐发生反应，有相当大比例的电子与空穴重新复合产生大量的热量而散发，这些热量的影响和利用往往被忽略。鉴于热量对活化过硫酸盐表现出的优势，将光能转化为热能具有较强的活化过硫酸盐的潜能，为过硫酸盐技术的开发及环境污染物的降解提供了新方法和新思路。
暨南大学环境学院银仁莉博士、朱明山研究员联合广东工业大学环境健康与污染控制研究院敖志敏教授团队在环境领域知名期刊Water Research上发表了题为 “Near-infrared light to heat conversion in peroxydisulfate activation with MoS2: A new photo-activation process for water treatment”的研究论文。该文首次尝试利用光热转换材料将太阳光的能量转化为热能从而有效地活化过硫酸盐（PDS）技术降解污染物，并探索其机制。以经典的光热催化剂MoS2为活化剂，红外 (NIR) 激光器为光源，构建了NIR/ MoS2/PDS的光热催化体系，选取了卡马西平 (CBZ) 为目标污染物进行降解。结果表明NIR与MoS2对PDS的活化起到了协同作用，采用红外摄像仪对反应过程中体系的温度变化进行记录，MoS2的加入可以大大提升溶液的反应温度，理论计算表明，当反应温度从室温25℃升高到50℃时，PDS的活化速率可以得到约10倍的提升，证实了光热效应是促进过硫酸盐活化的原因。不同于NIR或MoS2活化的PDS体系，该体系的氧化与热活化过程相似，主要是通过产生硫酸根自由基和羟基自由基来降解CBZ，进一步验证了光热效应对PDS的活化起着重要作用。此外，将MoS2材料原位生长在碳布上，实现了户外利用太阳光连续高效地去除污染物。该论文采用实验与理论计算模拟相结合的方法，从实验及理论上解析了光热转换过程活化过硫酸盐降解污染物的机理，为利用可再生太阳光催化类芬顿技术用于环境修复领域的设计与优化提供了可行思路。
本研究受到本研究受到国家自然科学基金（21777033）、广东省联合基金项目（2019A1515111088）和中国博士后基金项目（55350333）（联合）资助。
R Yin, Z Ao*, M Zhu* et al. Near-infrared light to heat conversion in peroxydisulfate activation with MoS2: A new photo-activation process for water treatment. Water Res. 2021, 190, 116720.
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116720