绿色合成铜钼酸盐纳米材料在传感、超级电容器及光催化降解中的应用研究

针对水污染治理和电化学材料短缺问题，研究人员通过绿色溶液燃烧法合成Cu3 Mo2 O9 纳米颗粒（CMO），并系统研究其在尿素传感、超级电容器及染料降解中的性能。结果表明，CMO修饰电极对尿素的检测限达5 μM，超级电容器比电容达337.1268 F/g，且对玫瑰红染料（RB）的光催化降解率显著。该研究为环境监测和能源存储提供了新型绿色材料解决方案。

　　

随着全球水污染加剧和电化学材料需求激增，开发高效、环保的多功能纳米材料成为研究热点。尿素作为农业和工业中广泛使用的化合物，其过量排放会导致土壤酸化、水体富营养化，而传统检测方法存在灵敏度不足等问题。同时，能源存储领域对高容量电极材料的需求迫切，过渡金属氧化物因多价态特性成为超级电容器的理想候选。此外，纺织业排放的有机染料（如玫瑰红RB）难以自然降解，亟需高效光催化剂。

针对上述问题，国内研究人员通过绿色溶液燃烧法，以药用植物鼠尾草籽粉为燃料，在500°C下快速合成了铜钼酸盐纳米颗粒（Cu₃
Mo₂
O₉
NPs，简称CMO），并经600°C煅烧优化结晶度。研究团队采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征材料结构，通过电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）评估传感性能，并测试其在6 M KOH电解液中的超级电容行为，最后以RB染料为模型探究光催化活性。

关键技术方法
研究采用绿色溶液燃烧法合成CMO，通过XRD和SEM分析晶体结构与形貌；利用EIS和CV测试电化学传感性能；以镍泡沫（NiF）为基底制备电极，通过恒电流充放电（GCD）评估超级电容特性；在可见光下进行染料降解实验，结合动力学模型和自由基捕获实验阐明机制。

研究结果

1. X射线衍射分析：CMO纳米颗粒为正交晶系（空间群Pna21），平均晶粒尺寸41.78 nm，与标准卡片JCPDS 70–2493匹配。
2. 形貌与光学特性：SEM显示颗粒呈多孔团聚状，UV-Vis测定带隙为1.85 eV，适合可见光催化。
3. 电化学传感：CMO修饰玻碳电极（GCE）对尿素的检测线性范围为5–150 μM，检出限达0.563 μM，且氧化峰电流与扫描速率呈正相关，表明表面控制过程。
4. 超级电容性能：在6 M KOH中，CMO电极比电容达337.1268 F/g（1 mV/s），优于对比材料（如CuO/rGO的137 F/g）。
5. 光催化降解：CMO对RB的降解率显著高于罗丹明B（RhB），最优条件（15 mg催化剂，pH 7）下3小时降解率达80%，速率常数0.01106 min^-1
   ，自由基捕获实验证实·OH为主导活性物种。

结论与意义
该研究成功开发了一种绿色合成的铜钼酸盐多功能纳米材料。CMO在尿素传感中表现出高灵敏度和选择性，为食品安全和医疗检测提供了新工具；其优异的比电容和循环稳定性（4次循环后效率保持>70%）推动了高性能超级电容器发展；光催化降解RB的机制阐明为有机污染物治理提供了理论依据。研究成果发表于《Nano Trends》，标志着绿色纳米材料在环境与能源领域的跨学科应用取得重要突破，尤其为发展中国家解决污染和能源问题提供了低成本方案。