TiOナノ粒子膜上のマイクロプラスチックの完全な光触媒ミネラリゼーション

Complete Photocatalytic Mineralization of Microplastic on TiO Nanoparticle Film.

• Iqra Nabi
• Aziz-Ur-Rahim Bacha
• Kejian Li
• Hanyun Cheng
• Tao Wang
• Yangyang Liu
• Saira Ajmal
• Yang Yang
• Yiqing Feng
• Liwu Zhang

抄録

近年、マイクロプラスチックが環境中に蓄積することにより、環境への影響が注目されています。しかし、マイクロプラスチックの効率的な制御・精製技術の開発は未だに大きな課題となっています。ここでは、ポリスチレン（PS）マイクロスフィアやポリエチレン（PE）などの代表的なマイクロプラスチックをTiOナノ粒子膜上で紫外光照射下で光触媒的に分解する様子を調べました。トリトンX-100を用いて作製したTiOナノ粒子膜は、400nmのPSの完全な無機化(98.40%)を12時間で示したが、PSの大きさを変えた場合の劣化も調べた。PEの分解実験では、36時間後に高い光分解率を示した。また、in situ DRIFTSとHPPI-TOFMSを用いて分解機構と中間体を調べた結果、PSの光分解中に水酸基,カルボニル基,炭素-水素基が生成することがわかった。この研究は、環境中のマイクロプラスチック汚染を制御するためのグリーンでコスト効率の高い戦略を提供するものである。

Recently, the environmental impacts of microplastics have received extensive attention owing to their accumulation in the environment. However, developing efficient technology for the control and purification of microplastics is still a big challenge. Herein, we investigated the photocatalytic degradation of typical microplastics such as polystyrene (PS) microspheres and polyethylene (PE) over TiO nanoparticle films under UV light irradiation. TiO nanoparticle film made with Triton X-100 showed complete mineralization (98.40%) of 400-nm PS in 12 h, while degradation for varying sizes of PS was also studied. PE degradation experiment presented a high photodegradation rate after 36 h. CO was found as the main end product. The degradation mechanism and intermediates were studied by in situ DRIFTS and HPPI-TOFMS, showing the generation of hydroxyl, carbonyl, and carbon-hydrogen groups during the photodegradation of PS. This study provides a green and cost-efficient strategy for the control of microplastics contamination in the environment.

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