钯掺杂碳点(CDP)的光催化合成及其对吡虫啉的高效降解机制研究

本研究针对农药吡虫啉(IMI)的环境残留问题，创新性地采用乙二胺/果糖/钯前体水热合成荧光碳点(CDP)，通过FTIR/SEM/EDX等多维表征证实其结构特性，在pH 10、365 nm紫外光下40分钟实现97%降解效率，伪一级动力学模型拟合优度达0.9978。该研究为低成本、环境友好的纳米光催化材料设计提供了新思路。

　　

随着现代农业广泛使用新烟碱类杀虫剂吡虫啉(IMI)，其在水体中的残留对生态系统和人类健康构成严重威胁。这种具有C₉
H₁₀
ClN₅
O₂
结构的化合物虽高效防治害虫，但传统处理方法如生物降解周期长、吸附法仅转移污染物。针对这一环境治理难题，来自国内高校的研究团队在《Chinese Journal of Analytical Chemistry》发表论文，开发出钯掺杂碳点(CDP)新型光催化剂，通过优化反应参数实现40分钟内97%的IMI降解率，为农药污染治理提供了纳米材料解决方案。

研究采用水热合成法（120°C/8h）制备CDP，结合FTIR分析表面官能团、SEM观察形貌、EDX测定元素组成，并通过UV-Vis和荧光光谱研究光学特性。团队系统考察了pH值（2-12）、催化剂浓度（1-10 μg mL^-1
）和紫外波长（254/365 nm）对降解效率的影响，采用伪一级/二级动力学模型分析反应机制。

【3.1 合成机制】乙二胺/果糖/钯前体经脱水缩聚形成碳核，Pd的Schottky结效应促进电子-空穴分离，其3.40 eV能带结构适于365 nm光激发。【3.2 表征结果】FTIR显示3260 cm^-1
处-NH₂
特征峰，EDX证实C(63.7%)/O(28.53%)/N(6.04%)/Pd(2.38%)组成，荧光发射峰451 nm表明优异的光捕获能力。【3.3 降解性能】对比实验显示：无CDP时254 nm紫外仅降解25%，而CDP在pH 10、5 μg mL^-1
浓度下40分钟达97%效率，TOC由5.0降至0.4 μg mL^-1
证实矿化彻底。【3.5 机理】UV激发CDP产生e^-
-h⁺
对，Pd促进O₂
转化为·O₂
^-
，表面-OH基团生成高活性·OH自由基攻击IMI分子。【3.7 稳定性】循环使用5次后效率保持84%，一年内荧光强度无衰减。

该研究突破传统TiO₂
光催化剂（需450分钟达95%效率）的限制，通过金属掺杂碳点策略将降解时间缩短至40分钟。相较于文献报道的Ag-ZnO（60%效率）和La-TiO₂
（需60分钟），CDP在降解效率（97%）、时间成本和环境友好性方面展现出显著优势。研究成果不仅为农药残留治理提供新型纳米材料，其"碳核-金属壳"结构设计思路更可拓展至其他有机污染物的光催化降解领域，对推动绿色环境技术的发展具有重要实践价值。