缺陷工程调控氨基功能化MIL-100(Fe)增强光催化过硫酸盐活化及有机污染物降解性能

针对Fe-MOFs材料在光催化/PDS协同体系中活性位点暴露不足和光生载流子复合快的问题，研究人员通过5-氨基间苯二甲酸(AIA)配体掺杂策略构建缺陷型M-x%NH2催化剂。该材料在可见光-PDS体系中使RhB降解速率提升3.2倍(0.06806 min-1)，并展现优异的循环稳定性(pH 3-9条件下5次循环保持90%活性)，为开发高效AOPs催化剂提供新思路。

　　

随着工业发展，罗丹明B(RhB)、四环素盐酸盐(TC-HCl)等难降解有机污染物对水环境造成严重威胁。这类物质具有高水溶性和抗生物降解性，传统处理方法效率低下。基于硫酸根自由基(·SO₄^-)的高级氧化工艺(AOPs)虽能高效矿化污染物，但过二硫酸盐(PDS)的高活化能限制了其应用。Fe基金属有机框架(Fe-MOFs)因其可调孔隙和双功能催化特性被视为理想材料，然而MIL-100(Fe)等典型材料存在可见光吸收弱、载流子复合快等瓶颈。

燕山大学的研究团队在《Journal of Molecular Structure》发表研究，通过5-氨基间苯二甲酸(AIA)配体掺杂策略，成功构建缺陷型M-x%NH₂催化剂。采用XRD、XPS、UV-Vis等技术表征材料结构，通过RhB降解实验评估性能，结合电化学测试和自由基捕获实验阐明机制。

Characterization
XRD证实AIA引入导致晶格畸变但不破坏主体结构，BET显示比表面积增加至1253 m²/g。XPS发现Fe²⁺/Fe³⁺比例提升至1:2.3，表明缺陷促进活性位点暴露。

Degradation performance
M-30%NH₂在50分钟内实现RhB近完全降解，动力学常数达0.06806 min^-1，是原始材料的3.2倍。宽pH适应性(pH 3-9)和5次循环后92.4%的活性保持率凸显其稳定性。

Mechanism analysis
能带重排使光响应范围扩展至650nm，瞬态光电流响应增强3.8倍证实载流子分离效率提升。EPR捕获到·SO₄^-和·OH信号，淬灭实验显示其对降解贡献率达78.6%。

该研究创新性地通过配体工程同步实现缺陷构筑与光敏位点引入，突破传统Fe-MOFs在光催化/PDS体系的应用限制。所开发的M-30%NH₂催化剂兼具高效PDS活化能力和可见光响应特性，为设计多级协同催化材料提供范例，对复杂水体污染物治理具有重要实践价值。