咖啡渣变废为宝：可持续氧化石墨烯光催化剂实现太阳光驱动高效产氢

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Nature-Inspired Sustainable Graphene Oxide Photocatalyst for Sunlight-Driven H ? Production

本文推荐一种利用咖啡烘焙废料咖啡银皮（CSS），通过臭氧氧化法绿色合成银皮氧化石墨烯（SGO）的创新策略。该策略避免了传统方法（如Hummer法）的剧毒化学品，制得的SGO具有更高表面氧含量（C/O比0.31±0.02）和2.4 eV带隙，在超纯水和二次处理废水中分别实现了24.34和27.50 mmol g-1 2 h-1的优异光催化产氢（H2）性能，为生物质废物管理及可持续清洁能源生产提供了新途径。

　　

亮点

本研究利用咖啡废弃物银皮（CSS），通过臭氧氧化法成功合成了银皮氧化石墨烯（SGO）。这种绿色方法避免了有毒氧化剂的使用，与传统氧化石墨烯（GO）生产方法相比，具有更高的表面氧合度、缺陷密度和亲水性，从而为高效光催化产氢提供了一条新颖且更可持续的路径。

结论

在这项工作中，以咖啡废弃物CSS为原料，通过臭氧氧化路线成功设计并合成了一种新型催化剂——银皮氧化石墨烯（SGO），并利用其太阳能进行光蒸发和光催化H₂生产。对SGO进行了详细的物理化学表征，证实了其含有典型的氧官能团（C/O比为0.31 ± 0.02）、良好的氧化程度（无需使用任何氧化剂）、热稳定性好、具有少层结构以及合适的带隙（2.4 eV），这使其成为一种高效的金属自由半导体光催化剂。SGO在超纯水和经过二次处理的废水中均表现出卓越的光催化产氢性能，产氢率分别达到24.34 mmol g^-1 (2 h)^-1 和 27.50 mmol g^-1 (2 h)^-1。这项工作凸显了利用废弃物管理、促进可持续氢能生产以及生物质衍生碳催化剂在清洁能源领域潜力的可持续途径。

作者贡献声明

Giuseppe Mele: 文稿审阅与编辑、研究监督、项目管理、概念化。

Elisabetta Mazzotta: 撰写初稿、调查研究、概念化。

Arooj Asif: 撰写初稿、调查研究、概念化。

Tiziano Di Giulio: 形式分析、数据整理。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的、可能影响本工作报告的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家复苏与韧性计划（NRRP）以及萨伦托大学创新工程系（基础研究基金）的支持。