DVT法制备钴掺杂ReSe2催化剂及其在染料光催化降解中的应用研究

针对工业染料废水污染难题，研究人员通过直接气相传输（DVT）技术合成钴掺杂ReSe2（CoxRe1-xSe2）催化剂，实现了可见光下对亚甲基蓝（MB）、孔雀石绿（MG）等染料的高效降解（最高效率达98%），并通过COD分析、pH调控及循环实验验证其稳定性。该研究为水污染治理提供了新型过渡金属二硫化物（TMDCs）光催化解决方案。

　　

工业染料废水是威胁全球水生态系统的顽固污染源，其中合成染料因难降解性和致癌性被联合国列为有毒污染物。传统处理方法如吸附、氧化等存在二次污染风险，而二氧化钛（TiO₂）等传统光催化剂因宽带隙（3.2 eV）难以利用可见光。这一困境激发了研究人员对新型催化材料的探索——具有窄带隙、高载流子迁移率的二维过渡金属二硫化物（TMDCs）成为突破口。

在此背景下，Sardar Patel University的研究团队通过直接气相传输（DVT）技术成功制备了钴掺杂二硒化铼（Co_xRe_1-xSe₂, x=0,0.25）催化剂。研究采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱等技术系统表征材料结构，并通过可见光（23 W LED）下降解实验证实：Co_0.25Re_0.75Se₂对吖啶橙（AO）的降解率在60分钟内达98%，远超未掺杂ReSe₂对孔雀石绿（84.8%）的效率。化学需氧量（COD）分析、pH响应测试及自由基捕获实验进一步揭示其催化机制——羟基自由基（·OH）与空穴主导降解过程，且材料在循环使用中保持稳定。

关键技术方法
研究团队采用DVT法生长单晶材料，通过XRD分析晶体结构，SEM-EDAX联用确认元素分布，UV-Vis和拉曼光谱测定光学特性，XPS解析电子状态。光催化实验使用四类染料（MB/MG/AO/MO），通过分光光度法监测降解率，并辅以COD检测和自由基捕获剂验证反应机制。

研究结果

1. EDAX分析：元素映射证实Co均匀掺杂，无杂质峰（图1a-b），原子比符合设计配比。
2. XRD与拉曼表征：Co掺杂引起ReSe₂晶格畸变（2θ偏移），拉曼振动峰红移表明应力调控成功。
3. 光催化性能：Co_0.25Re_0.75Se₂对AO的降解动力学常数（0.066 min^-1）是未掺杂样的2.2倍，中性pH下效率最优。
4. 稳定性验证：5次循环后催化效率仅下降4%，EDAX显示无金属溶出。

结论与意义
该研究首次将钴掺杂ReSe₂应用于多染料降解，其窄带隙（1.3-1.6 eV）和钴诱导的电荷分离增强机制突破了传统催化剂的局限性。成果不仅为TMDCs材料的环境应用提供新范式，更直接响应联合国可持续发展目标（SDGs）中"清洁水源"的诉求。未来通过优化掺杂比例与反应器设计，这类催化剂有望成为工业废水处理的绿色解决方案。