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本研究聚焦于聚苯胺（PANI）的结构调控，通过化学氧化聚合方法制备了不同结晶度的PANI，探究了其在光催化降解罗丹明B（Rh B）中的性能，为开发高效光催化材料提供了新思路。
随着工业化和城市化的快速发展，水体污染问题日益严重，其中含有大量有毒有害的有机污染物。传统的水处理方法成本高昂且效率有限，而光催化技术因其低成本和高效性成为一种极具潜力的解决方案。聚苯胺（PANI）作为一种具有独特光电性能的导电聚合物，因其宽禁带特性而被认为是一种潜在的光催化材料。然而，其光催化性能受到结晶度和结构的限制。为了提升PANI的光催化性能，来自孟加拉国工程技术大学的研究人员开展了一项研究，通过调控合成参数（如HCl浓度和聚合温度）来优化PANI的结晶度和结构，进而提高其光催化活性。研究结果表明，通过2.0M HCl在室温下合成的PANI展现出最高的结晶度和光催化活性，对罗丹明B（Rh B）的降解效率达到47%，为开发高效光催化材料提供了重要的理论依据。该论文发表在《Heliyon》上，为环境治理领域带来了新的希望。
在研究过程中，研究人员采用了化学氧化聚合方法制备了不同结晶度的聚苯胺（PANI），通过调节HCl浓度（0.1M、0.5M、1.0M、2.0M和6.0M）和聚合温度（室温25°C和冰浴0°C）来调控PANI的结构。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见光谱（UV-vis）和热重分析（DSC）等技术对PANI的结构、形貌和光学性质进行了系统表征。
研究结果表明，随着HCl浓度的增加，PANI的结晶度先升高后趋于稳定，2.0M HCl合成的PANI结晶度最高，达到34.5%。XRD分析显示，高结晶度的PANI具有更尖锐的衍射峰，表明其具有更好的有序结构。FTIR光谱中，随着HCl浓度的增加，PANI的醌式（Q）与苯式（B）吸收峰比值（IQ/IB）增加，表明共轭相互作用增强。SEM观察到，低酸浓度下PANI呈现颗粒状结构，而高酸浓度下则形成纤维状结构。UV-vis光谱分析表明，高酸浓度合成的PANI具有更宽的光学带隙（3.156 eV），有助于减少光生载流子的复合，从而提高光催化性能。DSC分析发现，随着HCl浓度的增加，PANI的热稳定性提高。
在光催化性能测试中，以罗丹明B（Rh B）为模型污染物，在紫外光照射下评估了不同PANI样品的降解效率。结果表明，PANI-2.0H在室温下合成的样品表现出最高的光催化活性，对Rh B的降解效率达到47%，其光催化性能的提升归因于其高结晶度、高IQ/IB比值和宽光学带隙。此外，研究人员还发现，室温下合成的PANI比冰浴条件下合成的PANI具有更高的光催化活性，尽管后者具有更高的结晶度和热稳定性，但其较小的带隙和较低的IQ/IB比值导致光生载流子复合率增加，从而降低了光催化性能。
综上所述，本研究通过调控合成参数成功优化了聚苯胺（PANI）的结晶度和结构，显著提升了其光催化性能。这一成果不仅为开发高效光催化材料提供了新的思路，也为解决水体污染问题提供了一种潜在的解决方案。通过进一步优化合成工艺和探索其他导电聚合物的光催化性能，有望推动光催化技术在环境保护领域的广泛应用。
