综述：铜-碳纳米结构异质结在污染物去除中的作用

这篇综述系统探讨了铜-碳纳米异质结（CCNHs）在水净化中的前沿应用，重点阐述了其通过光催化（photocatalysis）、芬顿反应（Fenton-like）和过硫酸盐活化（PMS activation）等多机制协同降解有机污染物（如BPA、RhB、四环素类抗生素）的性能优势，并分析了掺杂（doping）、缺陷工程和界面调控对提升Cu+/Cu2+氧化还原循环效率的关键作用。

　　

铜-碳纳米异质结：水净化技术的革命性材料

1. 引言

全球水污染危机催生了新型纳米材料的探索。铜-碳纳米异质结（CCNHs）因其独特的Cu⁰/Cu⁺/Cu²⁺多价态转换能力和碳基材料的高导电性，成为降解染料（如RhB）、药物（如四环素）和内分泌干扰物（如BPA）的明星材料。

2. 结构设计与性能突破

通过氮掺杂（N-doping）和硫修饰（S-modification）可显著增强CCNHs的电子转移效率。例如，Cu@N-CNT复合材料在可见光下对RhB的降解率高达97.9%，其机理涉及·OH和O₂^•?自由基的协同攻击。独特的核壳结构（如Cu₂O@rGO）能将电荷分离效率提升3倍，抑制e^?-h⁺复合。

3. 污染物降解的多重武器库

• 光催化：CuO/ZnO-MWCNT体系通过激发电子跃迁产生ROS，160分钟内完全分解甲基橙
• 芬顿反应：CuFe₂O₄@C在pH 3-11范围保持90%以上BPA降解活性，归因于Cu⁺/Fe³⁺的氧化还原接力
• 过硫酸盐活化：nZVC-CNT过滤器实现2秒内刚果红100%降解，突破传统催化剂的pH限制

4. 抗菌与重金属去除

3D打印的Ag-Cu-地质聚合物滤器对大肠杆菌的杀灭率达4-log，而PVP@CNTs-Cu₂O对Pb²⁺的吸附容量达1495 mg/g，其表面羧基与金属离子的螯合作用起关键效果。

5. 工业化挑战与突破

尽管存在铜溶出（<15 μg/L）和长期稳定性问题，近期中试显示：重力驱动Cu-AC系统连续8天产出无菌水，为偏远地区供水提供新思路。未来需开发TiO₂包覆等稳定化策略以满足EPA铜含量标准（<1.3 mg/L）。

6. 结语

CCNHs通过精准调控Cu-C界面化学，实现了污染物降解、吸附和消毒的多功能集成，为联合国SDG6目标提供了极具前景的解决方案。