Il loro lavoro è pubblicato sulla rivista Polyoxometalates .

Il catalizzatore bifunzionale del team mostra prestazioni catalitiche soddisfacenti per l'ossidazione selettiva del 2-cloroetil etil solfuro (CEES) nel corrispondente solfossido (CEESO) e la fotodegradazione verso fenolo, CEES e m-cresolo sotto luce visibile. Un catalizzatore bifunzionale è un catalizzatore che fornisce funzioni catalitiche sia acide che basiche.

Negli ultimi anni il problema delle sostanze organiche pericolose che provocano inquinamento ha destato notevole preoccupazione. Gli scienziati hanno concentrato il loro lavoro sullo sviluppo di metodi ragionevoli per degradare queste sostanze organiche pericolose. Il CEES, o gas mostarda, è un agente di guerra chimica che provoca gravi malattie della pelle, forte irritazione delle vie respiratorie e persino la morte.

Da quando il gas mostarda fu utilizzato per la prima volta durante la prima guerra mondiale, i ricercatori hanno cercato modi per disintossicare questo agente di guerra chimica. L'M-cresolo è un composto organico estratto dal catrame di carbone e utilizzato nella produzione di altri prodotti chimici, compresi i pesticidi. E' corrosiva per gli occhi, la pelle e il tratto respiratorio.

Gli inquinanti fenolici spesso persistono nelle acque reflue inquinate provenienti dal lavoro industriale, agricolo e domestico. Una volta penetrati nei sistemi idrici, gli inquinanti fenolici possono essere molto dannosi per l’uomo e per l’ambiente. Questi inquinanti possono essere estremamente tossici al punto da causare la morte di animali, uccelli o pesci.

Possono anche arrestare la crescita o uccidere le piante. Gli scienziati hanno lavorato per progettare mediante sintesi nuovi catalizzatori bifunzionali in grado di convertire questi tipi di inquinanti pericolosi in sostanze degradanti a bassa tossicità. Tuttavia, fino a questo momento, gli scienziati non erano riusciti a ottenere con successo la preparazione di strutture metallo-organiche compenetranti ad alta dimensione che possano agire come catalizzatori bifunzionali in grado di ossidare CEES in CEESO e degradare i composti fenolici sotto luce visibile.

I poliossometallati (POM) sono una sorta di cluster di ossidi metallici inorganici con diverse strutture architettoniche e proprietà attraenti. A causa della loro vasta gamma di strutture e funzionalità, sono una delle classi più utili di materiali molecolari inorganici. All'interno della famiglia dei POM, i poliossovanadati (POV) hanno attirato una crescente attenzione da parte degli scienziati a causa delle loro diverse strutture e delle loro notevoli proprietà.

I ricercatori hanno utilizzato un ligando bis-piridil-bis-ammide per costruire la nuova struttura metallo-organica basata su POV. Hanno quindi studiato la struttura metallo-organica basata su POV 3D utilizzando l’analisi di diffrazione dei raggi X da cristallo singolo, la spettroscopia IR e la diffrazione dei raggi X delle polveri. "La lunga caratteristica del ligando a base di ammide induce la formazione dell'insolita struttura compenetrante a due strati", ha affermato Guo-Cheng Liu, professore associato presso l'Università di Bohai.

Il catalizzatore bifunzionale del team ha catalizzato con successo l'ossidazione selettiva dei CEES tossici nel corrispondente solfossido più sicuro in presenza di H₂ O₂ , o perossido di idrogeno, come ossidante ecologico. Ha funzionato sotto la luce visibile con efficace riciclabilità e stabilità. La conversione riuscita è stata superiore al 99% e la selettività è stata del 97%.

Inoltre, il catalizzatore bifunzionale ha mostrato un'eccellente attività di degradazione fotocatalitica verso fenolo, CEES e m-cresolo sotto luce visibile. Il team è riuscito a raggiungere efficienze di degrado superiori al 92,6% per 140 minuti.

Hanno inoltre studiato in dettaglio la cinetica della reazione fotocatalitica, i meccanismi di fotodegradazione e la capacità di riciclaggio del fenolo. "Questo lavoro fornisce indicazioni importanti per lo sviluppo di nuovi catalizzatori bifunzionali basati su POV per la decontaminazione nell'acqua", ha affermato Liu.