基于La0.8MnO3@APCNS的摩擦-光协同催化体系高效降解有机微污染物：柔性电材料与环境能源的跨界创新

本研究针对工业染料废水处理中传统技术效率低、能耗高的瓶颈问题，开发了La0.8MnO3@APCNS柔性电催化剂，通过摩擦催化(tribocatalysis)与光催化(photocatalysis)的协同作用，在90分钟内实现罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)近完全降解。该研究为利用环境机械能耦合太阳能的新型水处理技术提供了创新方案，发表于《BMC Chemistry》。

　　

随着工业化进程加速，合成染料造成的环境污染已成为全球性难题。传统水处理技术如吸附法、生物降解法等存在二次污染、降解周期长等缺陷，而光催化技术又受限于太阳能利用率低和载流子复合等问题。在此背景下，如何开发高效、低能耗的绿色水处理技术成为研究热点。摩擦催化(tribocatalysis)作为一种新兴技术，可通过捕获环境机械能（如水流、振动）驱动催化反应，但其单独作用时降解效率仍不理想。

意大利帕多瓦大学的研究团队创新性地将具有柔性电特性的钙钛矿材料La_0.8MnO₃与酸活化多孔石墨相氮化碳(APCNS)复合，构建了La_0.8MnO₃@APCNS催化剂体系。通过巧妙结合摩擦催化和光催化机制，在360分钟内实现RhB和MB分别达83.33%和84.78%的降解率，而协同作用时仅需90分钟即可达到100%(RhB)和95.65%(MB)的降解效率。这项突破性成果发表于《BMC Chemistry》，为环境污染物治理提供了新思路。

研究采用柠檬酸燃烧法合成La_0.8MnO₃钙钛矿，通过水热超声法将其与APCNS复合。利用FTIR、XRD、SEM等技术表征材料结构，通过UV-DRS测定光吸收特性。降解实验采用PTFE磁棒和研磨轮提供机械能，结合300W氙灯模拟太阳光。活性物种通过IPA、BQ等清除剂实验鉴定，循环稳定性测试达5次。

材料表征结果显示，La_0.8MnO₃@APCNS成功形成了p-n异质结，比表面积为9.41 m²/g，具有介孔结构。XPS分析证实了La³⁺和Mn³⁺的价态，以及g-C₃N₄特征峰。UV-DRS显示复合材料在可见光区有强吸收，带隙为1.90 eV。

降解性能研究表明，聚丙烯容器在500 rpm转速下表现最佳。清除剂实验证实·OH和·O₂^-是主要活性物种。TOC分析显示矿化率达72.1%，5次循环后效率仍保持90%以上。协同因子计算为0.84，表明摩擦-光催化存在显著协同效应。

机制分析表明，机械摩擦促使电子从La_0.8MnO₃价带跃迁至导带，同时光照增强载流子分离。APCNS作为电子受体抑制复合，形成更多·OH和·O₂^-活性物种。该研究首次将柔性电材料应用于摩擦催化领域，通过能量协同利用策略，为解决水污染问题提供了高效、可持续的技术方案。