MXene衍生TiO2-Ce2Sn2O7 Z型光催化剂：可见光驱动过氧化氢生成与全氟辛酸降解的机理与应用研究

《Separation and Purification Technology》：Visible-light-driven MXene-derived TiO 2-Ce 2Sn 2O 7 Z-scheme photocatalyst for efficient H 2O 2 generation and PFOA degradation: Characterization, degradation pathway, and mechanism insight

本文报道了通过MXene原位氧化耦合Ce2Sn2O7构建Z型异质结光催化剂，在可见光下实现高效H2O2生成（780 μmol·L-1）和PFOA降解（92%）。该催化剂通过增强电荷分离（EIS/PL验证）和活性位点暴露，展现出超氧化物/羟基自由基主导的逐级脱氟-脱羧矿化路径，为持久性污染物治理提供新平台。

　　

章节精选

化学品与前体

钛铝碳化物（Ti₃AlC₂，MAX相）、氢氟酸（HF）、盐酸（HCl）购自Sigma-Aldrich。六水合硝酸铈（Ce(NO₃)₃·6H₂O）和五水合氯化锡（SnCl₄·5H₂O）等试剂用于构建光催化剂体系，全氟辛烷磺酸盐（PFOA）作为目标污染物。

光催化剂合成优化

图2a-f显示H₂O₂产率在CSO占比40%时达到峰值（405 μmol·g^-1·h^-1），过量CSO会遮蔽活性位点并增加电荷传输距离。煅烧温度优化表明500°C可平衡氧空位形成与结构稳定性，而超声时间60分钟可实现最佳分散性与界面接触。

结论与展望

本研究成功构建MXene衍生TiO₂/Ce₂Sn₂O₇（MXT-CSO）Z型异质结光催化剂，在可见光下实现93.4%的PFOA降解率与780 μmol·L^-1的H₂O₂产量。该催化剂通过Z型机制促进电荷分离，并凭借氧空位和Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原对增强活性，为持久性有机污染物治理提供新策略。