基于二茂铁Lawesson试剂的有机多孔聚合物在吸附辅助光催化降解有机染料中的应用研究

本研究针对废水处理中污染物去除效率低的难题，开发了新型二茂铁Lawesson试剂金属有机多孔聚合物(FcLR-MOPPs)。研究人员通过Friedel-Crafts反应和磷化处理两步法合成FcLR-P1/P2材料，实现了对亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)的高效吸附辅助光催化降解，其中FcLR-P1对MB的联合去除效率达93%，并证实·OH是主要活性物种。该研究为开发多功能废水处理材料提供了新思路。

　　

随着工业发展，有机染料污染已成为全球性环境问题。传统水处理方法面临效率低、成本高、二次污染等挑战，特别是对难降解染料的处理效果不佳。光催化技术虽具潜力，但单一光催化过程常因电子-空穴复合率高而受限。如何开发兼具高效吸附和光催化能力的多功能材料，成为当前环境治理领域的研究热点。

伊朗阿拉赫大学化学系的研究团队在《Heliyon》发表创新成果，通过将二茂铁(Ferrocene)的特殊电子结构和Lawesson试剂的活性基团引入多孔有机聚合物骨架，构建了新型FcLR-MOPPs材料。该研究巧妙结合了多孔材料的吸附特性和金属有机框架的催化性能，为解决染料污染问题提供了新方案。

研究采用Friedel-Crafts反应合成二茂铁基多孔聚合物(ferrocene-P1/P2)，再与五硫化二磷(P₂S₅)反应制得FcLR-MOPPs。通过N₂吸附-脱附、循环伏安(CV)、莫特-肖特基(M-S)测试等技术表征材料性能，并考察其对MB/MO的去除效果。自由基捕获实验和电化学分析揭示了作用机制。

材料合成与表征部分显示，FcLR-P1比表面积达265 m²/g，孔径8.5 nm，热稳定性良好。CV测试表明其具有1.98 eV的窄带隙，Tauc曲线测得带隙为2.3 eV，证实可见光响应特性。M-S测试确定其导带位置为+0.5 V(vs NHE)，价带位置达+2.8 V，具备强氧化能力。

染料去除性能方面，FcLR-P1对MB的光催化效率(87%)显著高于ferrocene-P1(48%)，证实FcLR基团的促进作用。吸附行为符合伪二级动力学和Langmuir模型，最大吸附容量达47.5 mg/g。特别值得注意的是，吸附辅助光催化使MB总去除率提升至93%，较单一过程效率提高显著。

机制研究表明，自由基捕获实验证实·OH是主要活性物种，这与M-S测试结果相符。材料中的二茂铁单元通过Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原循环促进电荷分离，而FcLR基团增强了可见光吸收。多孔结构则为染料分子提供了丰富的吸附位点。

该研究的创新价值在于：首次将FcLR结构引入多孔聚合物，开发出兼具吸附和光催化功能的双效材料；通过精确控制材料能带结构，实现了可见光驱动的高效降解；提出的吸附辅助光催化机制为废水处理提供了新思路。材料经三次循环后仍保持75.6%的活性，显示出良好应用前景。

这项研究不仅为有机染料治理提供了高效解决方案，其材料设计策略也可拓展至其他污染物处理领域。未来通过优化聚合物结构和活性位点分布，有望开发出更高效的系列材料，推动环境污染治理技术的发展。