Internes elektrisches Feld erleichtert facetabhängige Photokatalytische Cl– Nutzung auf BiOCl in hochsalzhaltigem Abwasser zur Ammoniumentfernung

Hohe Cl– Konzentration in salzhaltigem Abwasser (z.B. Deponiesickerwasser) begrenzt die Abwasserreinigung. Katalytische Cl– Umwandlung in reaktive Chlorarten (RCS) stellt eine nachhaltige Strategie dar und macht die Salinität profitabel für eine effiziente Abwasserbehandlung. Hierbei sollen die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in der Cl– Nutzung aufgedeckt werden. Bismuth-Oxychlorid (BiOCl) Photokatalysatoren mit gleichzeitiger Exposition der Facetten 001 und 110 werden synthetisiert. Mit steigendem 001-Verhältnis nimmt die RCS-Produktions-Effizienz von 75,64 auf 96,89 μg L–1 min–1 zu. Mechanismusuntersuchungen zeigen die schnelle Freisetzung von Gitter-Cl– als RCS und die Kompensation von umgebendem Cl–. Eine Korrelationsanalyse zwischen dem internen elektrischen Feld (IEF, parallel zu 001) und der normierten Effizienz auf 110 (kRCS/S110, senkrecht zu 001) zeigt einen Koeffizienten von 0,86, was bestätigt, dass die geförderte Ladungsträgerdynamik letztendlich die Cl– Umwandlung auf der offenen Schichtstruktur beeinflusst. Der BiOCl Photokatalysator verhält sich gut bei der Abbau von Ammonium (NH4+-N) im Bereich von 20 bis 800 mg N L–1 bei unterschiedlicher Chlorinität (3–12 g L–1 NaCl). Die nachhaltige Cl– Umwandlung in RCS ermöglicht auch 85,4 % der NH4+-N Entfernung bei der Behandlung von realistischem Deponiesickerwasser (662 mg N L–1 NH4+-N). Die Struktur-Eigenschafts-Beziehung bietet Einblicke in das Design effizienter Katalysatoren zur Umweltremediation unter Verwendung von umgebendem Cl–.