Photocatalytic Upcycling of Toxic Glyphosate Waste Into Compound Fertilizer for Corn Growth.
Adv Mater · 2026 · PMID 42473936 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 식물 · AMPA
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
글리포세이트(GP)는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 제초제로, 그 잔류성과 독성 분해 중간체로 인해 심각한 생태학적 및 건강상의 위험을 초래한다. 반도체 광촉매가 유망한 정화 경로를 제공하지만, 분해 선택성, 생성물의 이차 활용, 그리고 환경 지속 가능성 간의 상호작용은 여전히 불충분하게 이해되고 있다. 본 연구에서는 주된 (001), (010), 및 (102) 면을 가진 비스무트 산화브롬화물(BiOBr) 나노시트를 이용한 GP의 면 의존적 광촉매 분해를 제시하였다. 분광학적 및 이론적 분석 결과, BiOBr-(010)과 BiOBr-(102)는 향상된 전하 분리 및 카르복실기 및 인산기의 이중 흡착을 통해 더 빠른 GP 분해를 달성한다. 그러나 이들은 독성이 있고 난분해성인 중간체인 아미노메틸포스폰산(AMPA)을 주로 생성하고 축적시킨다. 반면, (001) 면은 더 강한 정공 축적과 높은 AMPA 친화도를 통해 GP의 C─N 결합을 선택적으로 절단하여 $\text{NH}_4^+$, $\text{NO}_3^-$, $\text{PO}_4^{3-}$, 및 $\text{CH}_3\text{COOH}$를 생성한다. 중요하게도, 최종 생성물들은 옥수수 성장을 직접 촉진할 수 있는 복합 비료로 작용한다. 이러한 발견은 광촉매 설계 시 단순히 분해 효율만을 고려하는 것을 넘어, 동역학적 성능과 작물 생장 촉진 잠재력을 우선시하는 구조-기능 프레임워크를 확립해야 할 필요성을 강조한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate (GP), the most widely used herbicide worldwide, poses serious ecological and health risks due to its persistence and toxic degradation intermediates. Although semiconductor photocatalysis offers a promising remediation pathway, the interplay between degradation selectivity, the secondary utilization of products, and environmental sustainability remains poorly understood. Here, we present a facet-dependent photocatalytic degradation of GP using bismuth oxybromide (BiOBr) nanosheets with dominant (001), (010), and (102) facets. Spectroscopic and theoretical analyses reveal that BiOBr-(010) and BiOBr-(102) achieve faster GP degradation via enhanced charge separation and dual adsorption of carboxyl and phosphate groups. However, they predominantly yield and accumulate aminomethylphosphonic acid (AMPA), a toxic and recalcitrant intermediate. In contrast, the (001) facet selectively cleaves the C─N bond in GP via stronger hole accumulation and higher AMPA affinity, producing NH4 +, NO3 -, PO4 3-, and CH3COOH. Importantly, the final products act as a compound fertilizer that can directly promote corn growth. These findings highlight the need to consider more than just degradation efficiency when designing photocatalysts, establishing a structure-function framework that prioritizes kinetic performance and crop growth-promoting potential.| 저자 | Jiang, Y.; Pan, Z.; Egawa, Y.; Katayama, K.; Ye, S.; Xiong, Y. |
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| 저널 | Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.) |
| 권·호·쪽 | , e74094 |
| PMID | 42473936 |
| DOI | 10.1002/adma.74094 |