可再生La-Ce共掺杂坡缕石/葡萄糖衍生碳复合材料通过吸附-光催化协同作用高效去除水体有机污染物

《Journal of Renal Nutrition》：Adsorption photocatalysis synergistic removal of organic contaminant by renewable La-Ce co-doped palygorskite/glucose-derived carbon composite

本文报道了一种新型La-Ce共掺杂坡缕石/葡萄糖衍生碳复合材料（LC-PAL/GC），通过协同吸附-光催化机制高效去除复杂水体中的土霉素（OTC）。该材料利用坡缕石的离子交换特性，通过La3+取代引发晶格畸变，增强表面电荷密度和羟基浓度；CeO2与碳涂层协同提升电荷分离效率，拓宽可见光响应范围。材料表现出147.41 m2/g的比表面积、丰富的氧空位及均匀元素分布，在可见光下对OTC的去除率达98.2%，并具备优异的抗干扰性、循环稳定性（4次循环后>92%）及低生态毒性，为抗生素污染治理提供了可持续解决方案。

　　

Section snippets

Chemicals and reagents

实验所用化学品与试剂详见文本S1（Text S1）。

Acid treatment of palygorskite

参考先前报道[31, 32]，对坡缕石原矿进行酸处理。具体酸处理流程详见文本S2（Text S2）。

Preparation of LC-PAL/GC

精确称取2.0 g酸处理坡缕石（PAL），分散于40 mL超纯水中。依次加入4.0 mmol La(NO₃)₃·6H₂O、3.0 mmol Ce(NO₃)₃·6H₂O、0.2 g NaOH和2.0 g葡萄糖。以300 r/min磁力搅拌1小时形成均相体系，加入6 mL氨水（NH₃·H₂O）后转移至100 mL高压反应釜中，于180°C反应12小时。产物经离心、洗涤、干燥后，在氮气（N₂）氛围下以5°C/min升温至500°C煅烧2小时，得到最终复合材料。

Material characterization

坡缕石是一种具有独特晶体结构的镁铝硅酸盐粘土矿物，属于单斜晶系，空间群为C2/m。其堆叠生长方向为(200)晶面（图2(a)）[33]。这些棒状晶体相互交织，形成复杂有序的微观结构，赋予坡缕石高比表面积和丰富孔隙。原始坡缕石（Raw-PAL）、酸处理坡缕石（PAL）及LC-PAL/GC的X射线衍射（XRD）图谱显示……（后续表征内容聚焦材料结构演化与性能关联）。

Conclusions

综上所述，为充分利用天然矿物的优异离子交换性能，我们开发了一种新策略：通过La³⁺取代坡缕石表面的Mg²⁺/Al³⁺，诱导晶格畸变并构建高密度路易斯酸位点，显著增强了污染物的配位吸附能力。此外，CeO₂的引入和碳涂层不仅提升了电荷分离效率，还拓宽了可见光响应范围，为高效去除水体抗生素提供了可持续性解决方案。