Elucidating multiple reaction pathways for the degradation of antibiotics in water by a self-active single-atom zinc catalyst on biochar

文献情報

出版日 2023-10-17
DOI 10.1039/D3SU00265A
インパクトファクター 0
著者

Jieming Yuan, Yunkyoung Han, Krishnamoorthy Sathiyan, Virender K. Sharma, Abdol Hadi Mokarizadeh, Mesfin Tsige, Jiechao Jiang, Xingmao Ma


原文を見る

要旨

Single-atom catalysts (SACs) have gained notable attention for the degradation of organic contaminants in water. However, most previous studies focused on the activation of peroxymonosulfate (PMS) or peroxydisulfate (PDS) for contaminant removal. Herein, we demonstrated for the first time that a Zn single-atom catalyst supported on biochar (SAZn@BC) alone removed ∼98.0% of trimethoprim (TMP) within 30 minutes. The catalyst was synthesized via a simple pyrolysis process using oak wood powder as the feedstock. Detailed characterization of the catalyst demonstrated the single-atom Zn2+ valence state and the Zn–N4 local coordination structure, as well as abundant redox active oxygen functional groups on biochar. The coordination between Zn single atoms and the oxygen functional groups resulted in multiple reaction pathways for TMP degradation, including both reactive oxygen species-enabled degradation and direct oxidation. The Zn single atom in SAZn@BC was a necessary electron shuttling bridge for both pathways. Density functional theory (DFT) calculations supported the spontaneous occurrence of the proposed reactions in the system. Overall, our results showed that SAZn@BC alone can be a promising catalyst for a healthy and sustainable environment by removing contaminants in water effectively without any chemical or light energy input.

関連文献

NMR and ion selective electrode studies of hydraphile channels correlate with biological activity in E. coli and B. subtilis

W. Matthew Leevy, Michelle E. Weber, Paul H. Schlesinger

2004-11-25 Communication

DOI: 10.1039/B413588A

Influence of EDA-π interactions in drug encapsulation using nanospheres

Sumit Kumar, Ravi Mosurkal, Virinder S. Parmar, Lynne A. Samuelson, Arthur C. Watterson, Jayant Kumar

2004-10-20 Communication

DOI: 10.1039/B408993F

Modified micro-space using self-organized nanoparticles for reduction of methylene blue

Xianying Li, Hongzhi Wang, Kouzou Inoue, Masato Uehara, Hiroyuki Nakamura, Masaya Miyazaki, Eiichi Abe, Hideaki Maeda

2003-03-18 Communication

DOI: 10.1039/B300765K

Synthesis and characterization of multiferroic BiFeO3 nanotubes

Tae-Jin Park, Yuanbing Mao

2004-10-13 Communication

DOI: 10.1039/B409988E

Sextuplet phenyl embrace in a metal–organic Kagomé lattice

John J. Perry, Gregory J. McManus, Michael J. Zaworotko

2004-09-29 Communication

DOI: 10.1039/B408973A

Ensemble hybridisation – a new method for exploring sequence dependent fluorescence of dye–nucleic acid conjugates

Olaf Köhler, Dilip Venkatrao Jarikote, Oliver Seitz

2004-10-14 Communication

DOI: 10.1039/B411877D

Dispersing palladium nanoparticles using a water-in-oil microemulsion—homogenization of heterogeneous catalysis

Byunghoon Yoon, Hakwon Kim, Chien M. Wai

2003-04-02 Communication

DOI: 10.1039/B211836J

Mo2P4O15 – the most complex oxide structure solved by single crystal methods?

Sarah E. Lister, Ivana Radosavljevic Evans, Judith A. K. Howard, Alan Coelho, John S. O. Evans

2004-10-04 Communication

DOI: 10.1039/B408413F

CoII5(OH)6(SO4)2(H2O)4: the first ferromagnet based on a layered cobalt–hydroxide pillared by inorganic ⋯OSO3–Co(H2O)4–O3SO⋯

Serge Vilminot, Mireille Richard-Plouet, Gilles André, Tahar Mhiri, Mohamedally Kurmoo

2004-10-06 Communication

DOI: 10.1039/B411304G

Silica coated fullerenols: seeded growth of silica spheres under acidic conditions

Elizabeth A. Whitsitt, Andrew R. Barron

2003-04-04 Communication

DOI: 10.1039/B212808J

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

環戊烷-1,3-二甲酸甲酯はどのように合成されますか?

環戊烷-1,3-二甲酸甲酯は、環戊烷と塩酸によるヒンデンブルク反応を経由して合成されます。この反応では、環戊烷が塩酸と作用し、1,3-ジカルボキシ基が導入されま...

2435-36-1Dimethyl 1,3-cyclope...
化合物よくある質問

4-メトキシ-1,2,3-スチアゼ-3,5-ジオンとは何ですか?

4-メトキシ-1,2,3-スチアゼ-3,5-ジオンは、CAS番号107843-77-6の化合物で、(E)-ベンジル3-(3,4-ジヒドロキシフェニル) acry...

107843-77-6(E)-Benzyl 3-(3,4-di...
化合物よくある質問

プロスタグランジンA2について「に適用される法規ガイドラインは何ですか?'

プロスタグランジンA2 (CAS番号: 41691-92-3) は、化学物質の安全管理に関する規制として、GHS (危険物質の国際的ハザード分類・ラベル付けシス...

41691-92-316,16-DIMETHYL PROST...
化合物よくある質問

4-アミノ-1-ナフタレン sulfonic 酸についての物理化学的性質は何ですか?

4-アミノ-1-ナフタレン sulfonic 酸のCAS番号は84-86-6です。この化合物は結晶性で、分子量は212.15 g/molです。アルコールや水など...

84-86-64-Amino-1-naphthalen...
化合物よくある質問

N-GlcNAc-生物素を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

N-GlcNAc-生物素は吸収性があり、皮膚や目への接触を避けることが重要です。PPE(個体保護具)は使用し、ドラフトチャンバーは必要に応じて使用します。漏洩時...

1272755-69-72-Acetamido-2-deoxy-...
化合物よくある質問

3-アミノメチルフローラノピペリジン-1-カルボニル酸テルブチルエステルとは何ですか?

CAS番号1209781-11-2の3-アミノメチルフローラノピペリジン-1-カルボニル酸テルブチルエステルは、有機化合物の一種で、化学式はC10H17FNO3...

1209781-11-22-Methyl-2-propanyl ...
化合物よくある質問

6-溴-1-甲基-1H-ベンゾ[d][1,2,3]三氮唑はどのように合成されますか?

6- bromo-1-methyl-1H-benzotriazoleは、ブロモフリオリンと1-メチル-1H-ベンゾ[d][1,2,3]三氮唑の反応により合成され...

944718-32-56-Bromo-1-methyl-1H-...
化合物よくある質問

4-硫代尿苷はどのように合成されますか?

4-硫代尿苷は、尿素とD-リボシルヒドロキシアルデヒドを用いてスルホン化反応を経て合成されます。通常は塩酸ヒドロキシチオニルスルホン酸などの触媒を使用し、選択性...

6741-73-71-(4-thio-beta-D-rib...
化合物よくある質問

ブレインナトリユリックペプチド32ラットとは何ですか?

ブレインナトリユリックペプチド32ラット(CAS番号: 133448-20-1)は、心臓で作られるホルモンの一つで、心不全の診断や予後評価に使用されます。

133448-20-1Brain Natriuretic Pe...
化合物よくある質問

1-(3-氮杂啶)-4-羟基哌啶双盐酸盐の物理化学的性質は何ですか?

CAS番号810680-60-5の1-(3-氮杂啶)-4-羟基哌啶双盐酸盐は、白色の結晶性粉末である。分子量は360.84 g/molで、水に溶けやすい。反応活...

810680-60-51-(3-Azetidinyl)-4-p...
免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。