双金属MOFs衍生光催化剂CuS/CdS/rGO的原位合成及其在聚丙烯酰胺(PAM)光降解中的应用

为解决石油开采废水中的聚丙烯酰胺(PAM)污染问题，研究人员通过水热法合成CuCd-MOF/GO前驱体，经原位硫化制备了Z型异质结光催化剂CuS/CdS/rGO。该材料在120分钟内对PAM的降解率达95.8%，其优异性能源于高比表面积、活性位点暴露及组分协同效应，为含PAM废水处理提供了新策略。

　　

石油开采过程中产生的含聚丙烯酰胺(PAM)废水，因其难降解性和环境危害性成为治理难题。传统处理方法效率低下且易造成二次污染，而光催化技术凭借绿色高效特性成为研究热点。陕西某高校研究团队创新性地采用双金属MOFs模板策略，通过原位硫化制备了具有分级多孔结构的CuS/CdS/rGO光催化剂，为解决这一环境问题提供了新思路。

研究人员运用水热合成、原位硫化、Z型异质结构建等关键技术，结合XRD、XPS、SEM等表征手段，系统研究了材料结构与性能关系。通过自由基捕获实验和循环稳定性测试，揭示了催化机制与实际应用潜力。

扫描电子显微镜(SEM)分析显示，前驱体CuCd-MOF呈多面体结构，硫化后形成的CuS/CdS纳米颗粒均匀分散在rGO表面，EDS能谱证实了Cu、Cd、S元素的成功负载。这种独特结构提供了丰富的活性位点和电荷传输通道。

光催化实验结果表明，优化比例的CuS/CdS/rGO(n[Cu/Cd]=7:3)在120分钟内实现95.8%的PAM降解率，分别是CuCd-MOF和CuCd-MOF/GO的1.40倍和1.99倍。性能提升归因于三方面协同作用：rGO的电子传导网络、双金属硫化物的能带匹配、以及MOFs衍生多孔结构对反应物的富集作用。

机理研究通过ESR和自由基捕获实验证实，超氧自由基(·O₂^-)和羟基自由基(·OH)是降解过程中的主要活性物种。 Mott-Schottky测试揭示了Z型异质结的电荷转移路径，既能有效分离光生载流子，又保持了较强的氧化还原能力。

该研究创新点在于：1) 通过MOFs模板限域效应克服传统硫化法的颗粒团聚问题；2) 构建的Z型异质结兼具高载流子分离效率与反应动力学优势；3) 五次循环后仍保持90%以上活性，证实材料稳定性。相关工作发表在《Materials Research Bulletin》，为设计高效MOFs衍生光催化剂提供了范式，对石油废水治理具有重要实践意义。