基于MIL-88A/MoS2纤维复合材料的有机污染物光催化降解研究及其环境修复应用

针对传统水处理方法对有机染料去除效率低的问题，研究人员开发了基于MIL-88A/MoS2异质结的光催化材料，通过溶液吹纺技术将其固定于PVP/SiO2纤维载体，实现了对亚甲基蓝（MB）等污染物90%以上的降解效率，且可重复使用10次以上。该研究为环境污染物治理提供了高效稳定的解决方案。

　　

随着工业废水排放量激增，合成染料等有机污染物对水生态系统的威胁日益严峻。以亚甲基蓝（MB）为代表的染料具有高毒性、难降解特性，而传统光催化剂存在电荷复合率高、回收困难等瓶颈。针对这一挑战，巴西圣保罗州立大学（Universidade Estadual Paulista）的研究团队创新性地将铁基金属有机框架（MOF MIL-88A）与二硫化钼（MoS₂）构建异质结光催化剂，并通过溶液吹纺技术（SBS）将其固定于聚乙烯吡咯烷酮/二氧化硅（PVP/SiO₂）纤维载体，开发出兼具高效降解与易回收特性的复合材料。相关成果发表于《Journal of Cleaner Production》。

研究采用三步技术路线：首先通过水热法合成MIL-88A/MoS₂粉末光催化剂；其次利用溶液吹纺技术制备PVP/SiO₂纤维载体并部分煅烧；最后通过气喷法将光催化剂负载于纤维。关键技术包括X射线光电子能谱（XPS）验证异质结形成、光致发光光谱（PL）分析电荷分离效率，以及扫描电镜（SEM）观察材料形貌。

【材料表征】
SEM显示MIL-88A呈六方晶体结构（90-150 nm直径），与MoS₂复合后形成更细长的异质结构。XPS证实Fe³⁺与MoS₂的硫空位间存在强相互作用，PL光谱显示异质结使电子-空穴对复合率降低40%。

【光催化性能】
含100 mg MoS₂的复合材料在120分钟内降解MB效率超90%，优于单独组分。纤维载体不仅解决粉末团聚问题，其多孔结构（BET比表面积达210 m²/g）还贡献了28%的染料吸附量，与光催化产生协同效应。

【应用拓展】
该体系对甲基橙（MO）、罗丹明B（RhB）及四环素抗生素的降解效率均达85%以上，10次循环后性能保持稳定，证实其广谱处理能力。

这项研究通过巧妙的材料设计与工程化策略，成功解决了光催化剂回收难与效率低的双重难题。异质结结构有效抑制电荷复合，纤维载体则实现催化剂固定化与污染物富集的双重功能。该成果为工业废水处理提供了可规模化应用的解决方案，尤其对纺织、制药等行业污染物治理具有重要实践意义。