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[科学观察] 疫情期间用掉的数十亿只一次性口罩,去了哪里?中国科学家将其变废为宝

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发表于 2025-11-26 10:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

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你还记得疫情期间我们用掉的数十亿只一次性口罩吗?它们大多被焚烧或填在垃圾场里,成了地球上新的塑料污染源。
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现在,浙江师范大学相关团队提出了一个绝妙的“一石二鸟”方案:把废弃口罩变成能吃掉微塑料的超高效催化剂! 这项研究不仅为处理口罩废弃物提供了新途径,也为治理微塑料污染带来了绿色的希望。研究结果发表在《Acta Physico-Chimica Sinica》期刊上。
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这项研究的核心在于将废弃医用口罩转化为一种神奇的物质——碳量子点 (MCQDs)。研究团队采用了一种简单的溶剂热法,就像是给口罩做了一次高温桑拿(将剪碎的口罩片和乙醇放在高压釜中,加热到 200°C 持续 12 小时),从而得到了具有蓝色荧光的 MCQDs。
随后,他们将这些MCQDs掺入到 BiOBr/g-C3N4 复合材料中,构建出了一种高效的 S-型异质结催化剂,专门用来分解 PET 微塑料。扫描电子显微镜(SEM)图像显示,掺杂 MCQDs 后的催化剂颗粒具有不规则的多孔结构,这有助于吸收光子和传导电子。
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那么,这个“口罩催化剂”为什么这么厉害呢?
简单来说,它解决了一个关键的科学问题:光催化反应中,光生电子和空穴(活性粒子)很容易互相抵消,白白浪费了能量。而口罩转化来的 MCQDs 在这里充当了“微型电池”或“电子中继站”的角色。计算机模拟(密度泛函理论,DFT)揭示,在 BiOBr 和 g-C3N4 之间形成了界面电场 (IEF),引导电荷定向转移。MCQDs 成功捕获了 g-C3N4 导带上的电子,有效抑制了电子与空穴的复合,从而延长了光生载流子的寿命。正是这些高活性的物质,能够像“化学剪刀”一样,高效地切断 PET 塑料的化学键。
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在正式测试催化剂效能之前,研究人员发现了一个小秘密:PET 微塑料需要“预处理”才能更好地被分解。通过在 180°C 下进行水热预处理,PET 颗粒表面出现了许多微小的孔洞和褶皱(尽管这需要耗费能量),大大增加了其表面积和吸附能力。在最佳用量 (3 mL MCQDs 溶液) 下,BiOBr/g-C3N4/3MCQDs 催化剂在 6 小时光照下,使预处理后的 PET 实现了 34.38 ± 1.59 % 的重量损失。这一降解效率,比未掺杂 MCQDs 的催化剂高出许多,也优于过去三年文献中报道的大多数同类技术。
更令人兴奋的是,这种催化剂在真实水体环境中的表现。研究团队在蒸馏水、自来水、湖水和海水中进行了测试。在湖水中,由于富含腐殖酸等大分子有机物会占据催化剂的活性位点,降解效率略有下降。然而,在海水中,降解效率反而得到提升,达到了惊人的 39.88 ± 1.04 % 的重量损失。
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除了效率高,这种“口罩催化剂”还非常稳定和可持续。经过 5 次循环测试后,催化剂对污染物(以左氧氟沙星 LEV 为模型污染物)的去除率仍保持在 90% 以上,展现了优秀的可回收性。这完美地构成了“废弃口罩 → 功能材料 → 塑料降解”的循环经济模式。
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目前实验是在实验室条件下,使用高强度汞灯(紫外光)进行的,尚未在自然阳光下进行大规模测试。同时,PET 塑料的预处理过程仍需要较高的能量输入。不过,这项研究开辟了一条全新的道路,将我们曾视为环境负担的疫情垃圾,转化为解决另一项全球危机(微塑料污染)的强大工具。
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发表于 2025-11-26 10:32 | 显示全部楼层
@元宝 总结
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发表于 2025-11-26 10:42 | 显示全部楼层
何止几十亿,估计都要上百亿只口罩
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 楼主| 发表于 2025-11-26 10:48 | 显示全部楼层
三年,全部至少用了五百亿个以上
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发表于 2025-11-26 11:14 | 显示全部楼层
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发表于 2025-11-26 11:24 | 显示全部楼层
口罩使用的料几乎全部都是PP.根本不是PET
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发表于 2025-11-26 11:30 | 显示全部楼层
為了疫情,家中還儲藏幾百隻各種類型的口罩著呢?
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发表于 2025-11-26 12:14 | 显示全部楼层
果断MARK,前十有我必火!
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