CeO2修饰ZIF-67催化剂活化过硫酸盐降解靛蓝胭脂红：高效水处理新策略

本研究针对水体有机污染物降解难题，通过水热法合成ZnIn2S4/Zr2C@PANI复合催化剂，实现了超电容储能（Qs=2352C/g）与析氢反应（HER，Tafel斜率36mV/dec）双功能协同，为能源-环境交叉领域提供新型杂化材料设计范式。

　　

随着全球能源需求激增与环境压力加剧，开发兼具高效能源转换与污染物处理能力的多功能材料成为研究热点。传统催化剂在降解有机染料时面临活性低、稳定性差等瓶颈，而能源存储器件则受限于能量密度（E_d）与功率密度（P_d）的平衡难题。针对这些挑战，Riphah国际大学的研究团队创新性地将半导体材料ZnIn₂S₄、二维MXene材料Zr₂C与导电聚合物聚苯胺(PANI)复合，发表于《Inorganic and Nuclear Chemistry Letters》的研究成果展示了该材料在环境修复与清洁能源领域的双重应用价值。

研究采用水热合成结合原位聚合技术，通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)等表征手段系统分析材料特性。关键创新在于利用PANI的π-π共轭效应桥接ZnIn₂S₄的层状结构与Zr₂C的高导电网络，形成三维多孔异质结。

【材料表征】XRD证实复合材料成功保留ZnIn₂S₄的六方相(JCPDS 65-2023)与Zr₂C的立方相(JCPDS 350784)，SEM显示PANI包覆形成均匀纳米花形貌，比表面积(BET)达189m²/g。

【电化学性能】在三电极体系中，复合材料展现典型电池型特征，氧化还原峰电位差缩小至0.21V，恒流充放电(GCD)测得2352C/g的比容量，优于单一组分（ZnIn₂S₄：1487C/g；Zr₂C：876C/g）。

【HER催化】线性扫描伏安(LSV)显示在10mA/cm²电流密度下过电位仅201mV，Tafel斜率低至36mV/dec，接近商业Pt/C催化剂性能。

该研究突破性地实现了材料功能集成：ZnIn₂S₄提供丰富的硫空位作为活性位点，Zr₂C的二维通道加速电子传输，PANI不仅增强结构稳定性，其醌式/苯式转换还贡献额外赝电容。这种"三位一体"设计策略为开发环境-能源协同治理材料提供了新思路，其64.7Wh/kg的高能量密度使其在智能电网调峰领域具有应用潜力，而高效过硫酸盐活化能力则为工业废水处理提供了绿色解决方案。Muhammad Ashraf等研究者通过多尺度界面调控，成功将基础研究与实际应用需求相结合，推动二维材料在交叉学科领域的发展。