植酸修饰MOF-74(Ni)/壳聚糖混合基质复合膜的渗透蒸发脱盐性能增强研究

为解决化石能源依赖和环境污染问题，研究人员通过植酸修饰MOF-74(Ni)/壳聚糖复合膜，显著提升渗透蒸发脱盐性能。该研究为开发高效、可持续的水处理技术提供了新材料策略，对缓解全球水资源短缺具有重要意义。

　　

随着工业化的快速发展，全球面临能源危机和环境污染的双重挑战。化石燃料的过度消耗不仅导致资源枯竭，还释放大量有害污染物，严重威胁生态系统和人类健康。在这一背景下，开发可持续的能源替代方案和高效的环境修复技术成为当务之急。半导体光催化技术因其能够直接将太阳能转化为化学能而备受关注，被视为解决能源和环境问题的潜在途径。

在众多半导体材料中，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因其独特的性质脱颖而出。这种金属-free聚合物半导体具有约2.70 eV的带隙，能够响应可见光，且具有优异的热/化学稳定性。其π-共轭层状结构由碳氮原子间的强共价键构成，赋予了材料高电子传导性和结构稳定性。然而，块体g-C₃N₄存在比表面积低、可见光吸收效率差和光生电子-空穴(e^--h⁺)对快速复合等局限性，严重制约了其实际应用性能。

为突破这些限制，华南理工大学的研究人员系统研究了g-C₃N₄基复合材料的可调性能及其在能源转换和环境修复中的应用。通过形态调控、元素掺杂和异质结构建等策略，研究人员成功优化了材料的物理化学性质，显著提升了光催化活性。研究成果发表在《Desalination》期刊上，为设计高性能g-C₃N₄基光催化剂提供了重要指导。

研究采用了多种关键技术方法：通过溶剂热法合成MOF-74(Ni)载体，采用浸渍-煅烧法制备植酸修饰的复合膜，利用渗透蒸发装置评估脱盐性能。表征手段包括X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和光电化学测试等。

Versatile property of g-C₃N₄-based materials

研究表明，g-C₃N₄基材料的形貌、稳定性、表面结构和光电行为共同决定了其光催化效率。通过调控这些性质，可实现材料性能的定向优化。

Photocatalytic applications

在CO₂还原、H₂生成、H₂O₂合成等能源转换反应中，改性g-C₃N₄表现出显著提升的活性。在环境修复方面，该材料可有效降解有机污染物、还原重金属离子、氧化NO_x和灭活病原菌。

Conclusion, challenges and prospect

尽管g-C₃N₄基材料展现出广阔应用前景，但仍面临规模化制备、稳定性提升和机理深入解析等挑战。未来研究应聚焦于开发更高效的改性策略，推动实验室成果向实际应用转化。

该研究系统阐明了g-C₃N₄基材料的结构-性能关系，为设计新型光催化剂提供了理论依据。通过整合材料科学、催化化学和环境工程等多学科知识，这项工作为应对全球能源和环境挑战提供了创新解决方案，具有重要的科学意义和应用价值。