journal article·2025-11Open access

Serine Grafted Silica Coated Nanoscale Zero‐Valent Iron with Enhanced Fenton‐Like Degradation of Mixed Organic Solvents of Tributyl Phosphate and n‐dodecane

Peijie Sun, Haifeng Xu, Lejin Xu

Advanced Science· Volume 12· Issue 41

Abstract

Abstract As global nuclear energy scales up, the annual output of low‐to‐medium‐level radioactive tributyl phosphate (TBP) and n‐dodecane organic solvents from spent fuel processing grows. To address this problem, the serine grafted silica coated nanoscale zero‐valent iron (Ser‐SiO 2 @nZVI) is synthesized and used as a Fenton‐like catalyst. Ser‐SiO 2 @nZVI is analyzed through various characterization techniques. The catalytic oxidation performance of Ser‐SiO 2 @nZVI in the Fenton‐like system is evaluated. The effects of catalyst type, temperature, catalyst dosage, H 2 O 2 concentration and H 2 SO 4 concentration on the degradation of organic solvents are optimized. Nuclear isotope simulation experiments proved that the presence of nuclides do not affect the degradation efficiency, and more than 90% of the nuclides remained in the reaction vessel. Electron spin resonance (ESR) results indicated that the Ser‐SiO 2 @nZVI/H 2 O 2 system produced more hydroxyl radicals than the nZVI/H 2 O 2 system. Density functional theory (DFT) calculations further suggested that the catalytic performance of Ser‐SiO 2 @nZVI is higher, and the adsorption energy between Ser‐SiO 2 @nZVI and TBP/n‐dodecane is greater, making it more likely to adsorb organic solvents on the catalyst surface. This research provides a theoretical basis for the modification of iron‐based materials and their application in the treatment of low‐to‐medium radioactive organic solvents.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Radioactive element chemistry and processing · Environmental remediation with nanomaterials · Advanced oxidation water treatment

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Nuclear Engineering and Technology School of Energy and Power Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 P. R. China

Funding

National Natural Science Foundation of China

References (99)

Show source-provided references
1. 10.1016/j.proche.2012.10.05310.1016/j.proche.2012.10.053 ↗
2. 10.1023/B:JRNC.0000034890.23325.b510.1023/B:JRNC.0000034890.23325.b5 ↗
3. 10.1016/j.jhazmat.2016.04.03010.1016/j.jhazmat.2016.04.030 ↗
4. 10.1080/00268976.2014.92011210.1080/00268976.2014.920112 ↗
5. 10.1007/s10973-015-5043-910.1007/s10973-015-5043-9 ↗
6. 10.1016/S0021-9673(01)00834-210.1016/S0021-9673(01)00834-2 ↗
7. 10.1016/j.enpol.2010.09.04010.1016/j.enpol.2010.09.040 ↗
8. 10.1080/07366299.2020.183742110.1080/07366299.2020.1837421 ↗
9. 10.1021/op500180v10.1021/op500180v ↗
10. 10.1007/s10967-012-1819-610.1007/s10967-012-1819-6 ↗
11. 10.1080/01496395.2010.49408710.1080/01496395.2010.494087 ↗
12. 10.1016/j.pnucene.2021.10395710.1016/j.pnucene.2021.103957 ↗
13. 10.1007/s10512-016-0152-510.1007/s10512-016-0152-5 ↗
14. 10.1007/s40042-022-00516-910.1007/s40042-022-00516-9 ↗
15. 10.1007/s00253-013-4938-210.1007/s00253-013-4938-2 ↗
16. 10.1007/s00253-013-5158-510.1007/s00253-013-5158-5 ↗
17. 10.1016/j.anucene.2015.01.02310.1016/j.anucene.2015.01.023 ↗
18. 10.1016/j.jhazmat.2020.12376410.1016/j.jhazmat.2020.123764 ↗
19. 10.1016/j.jhazmat.2011.04.03610.1016/j.jhazmat.2011.04.036 ↗
20. 10.1080/00223131.2015.107674710.1080/00223131.2015.1076747 ↗
21. 10.1007/BF0321645710.1007/BF03216457 ↗
22. 10.1007/s00253005115910.1007/s002530051159 ↗
23. 10.1016/j.ibiod.2012.07.00910.1016/j.ibiod.2012.07.009 ↗
24. 10.1088/1742-6596/406/1/01200210.1088/1742-6596/406/1/012002 ↗
25. 10.1016/j.jhazmat.2005.11.05310.1016/j.jhazmat.2005.11.053 ↗
26. 10.1016/j.chemosphere.2023.13788910.1016/j.chemosphere.2023.137889 ↗
27. 10.1080/09593330.2020.175173110.1080/09593330.2020.1751731 ↗
28. 10.2166/wqrjc.2014.03510.2166/wqrjc.2014.035 ↗
29. 10.1016/j.cej.2020.12615810.1016/j.cej.2020.126158 ↗
30. 10.1080/10643389.2010.50769810.1080/10643389.2010.507698 ↗
31. 10.1016/j.pnucene.2020.10356310.1016/j.pnucene.2020.103563 ↗
32. 10.1016/j.cej.2018.09.16910.1016/j.cej.2018.09.169 ↗
33. 10.1016/j.cej.2015.09.00410.1016/j.cej.2015.09.004 ↗
34. Liu L. J. · Journal of Nuclear and Radiochemistry · 2005 · 27 · 1
35. 10.1016/j.chemosphere.2021.13344910.1016/j.chemosphere.2021.133449 ↗
36. 10.1016/j.jtice.2014.04.01910.1016/j.jtice.2014.04.019 ↗
37. 10.1016/j.desal.2010.11.00210.1016/j.desal.2010.11.002 ↗
38. 10.1016/j.chemosphere.2020.12750910.1016/j.chemosphere.2020.127509 ↗
39. 10.1016/j.jhazmat.2010.10.11610.1016/j.jhazmat.2010.10.116 ↗
40. 10.1016/j.watres.2019.03.06610.1016/j.watres.2019.03.066 ↗
41. 10.1016/j.apcatb.2021.11994010.1016/j.apcatb.2021.119940 ↗
42. 10.1016/j.jwpe.2020.10137010.1016/j.jwpe.2020.101370 ↗
43. 10.1016/j.scitotenv.2019.01.03710.1016/j.scitotenv.2019.01.037 ↗
44. 10.1016/j.scitotenv.2022.15432910.1016/j.scitotenv.2022.154329 ↗
45. 10.1155/2015/54896110.1155/2015/548961 ↗
46. 10.1016/j.cej.2018.03.01110.1016/j.cej.2018.03.011 ↗
47. 10.1016/j.cej.2013.01.09310.1016/j.cej.2013.01.093 ↗
48. 10.1016/j.colsurfa.2018.08.08110.1016/j.colsurfa.2018.08.081 ↗
49. 10.1016/j.colsurfa.2015.03.05710.1016/j.colsurfa.2015.03.057 ↗
50. 10.1016/j.jes.2022.11.01310.1016/j.jes.2022.11.013 ↗
51. 10.1016/j.dyepig.2020.10896010.1016/j.dyepig.2020.108960 ↗
52. 10.1016/j.physleta.2020.12660010.1016/j.physleta.2020.126600 ↗
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69. 10.1007/s11356-022-24226-810.1007/s11356-022-24226-8 ↗
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93. 10.1016/j.matpr.2020.05.52410.1016/j.matpr.2020.05.524 ↗
94. 10.1007/s11356-018-2628-410.1007/s11356-018-2628-4 ↗
95. 10.1016/j.jwpe.2019.01.01910.1016/j.jwpe.2019.01.019 ↗
96. 10.1016/j.molliq.2020.11489610.1016/j.molliq.2020.114896 ↗
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98. 10.1007/s00214990006510.1007/s002149900065 ↗
99. 10.1021/jp810292n10.1021/jp810292n ↗