CoNi-MOF/MoS2纳米复合材料的卓越光催化性能：环境修复、产氢及抗菌应用研究

本研究针对水体中染料和抗生素污染问题，开发了CoNi-MOF/MoS2二元复合材料。该材料在可见光下对甲基紫(MV)和四环素(TC)的降解率分别达98%和92%，并展现86.7 mV低过电位的产氢性能，同时通过活性氧(ROS)机制抑制变形链球菌生长，为环境修复与清洁能源提供了双功能解决方案。

　　

随着工业废水排放加剧，染料和抗生素污染已成为威胁水生态安全和人类健康的重大挑战。甲基紫(MV)染料会导致血小板异常聚集，而四环素类抗生素在饮用水中的残留可能引发肾功能损伤。传统水处理技术如膜过滤和生物降解存在二次污染风险，而半导体光催化技术因其绿色高效特性成为研究热点。

研究人员通过水热法合成钴镍双金属有机框架(CoNi-MOF)与二硫化钼(MoS₂)的纳米复合材料。XRD分析显示材料具有(100)、(020)等特征晶面，UV-Vis证实其可见光吸收边带显著红移。在光催化实验中，该材料在30分钟内实现92%的四环素降解，电化学测试显示其氢析出反应(HER)塔菲尔斜率低至47.5 mV/dec，并保持12小时稳定性。抗菌实验表明材料通过产生活性氧自由基(•OH和O₂^?)有效抑制变形链球菌生长。

关键技术包括：1)水热法制备CoNi-MOF/MoS₂复合材料；2)X射线衍射(XRD)和紫外可见光谱(UV-Vis)表征材料结构；3)电化学工作站测试HER性能；4)抑菌圈法评估抗菌活性。

【材料合成与表征】
通过水热法将CoNi-MOF沉积在MoS₂花状结构上，XRD显示复合材料保留了MOF的晶格特征，但(220)晶面衍射峰强度增强，表明双金属协同效应改善了结晶度。UV-Vis显示复合材料吸收边带延伸至650 nm，带隙降至1.8 eV。

【光催化性能】
在可见光下，复合材料对MV的降解效率较单一Co-MOF提升40%，这归因于MoS₂的电子传导层加速了载流子分离。LC-MS检测到TC降解中间产物分子量均<200 Da，证实完全矿化。

【电化学与抗菌性能】
线性扫描伏安(LSV)测试显示复合材料在10 mA/cm²电流密度下的过电位比CoNi-MOF降低41%。抑菌实验显示20 μg/mL剂量即可使变形链球菌存活率下降80%，ROS荧光探针检测证实羟基自由基是主要杀菌因子。

该研究创新性地将双金属MOF与二维MoS₂耦合，不仅解决了传统光催化剂可见光响应差的问题，还通过调控电子结构实现了环境修复与能源转化的协同。材料在酸性环境中保持稳定的产氢效率，为工业废水处理-清洁能源联产系统提供了新思路。研究结果发表于《Journal of Water Process Engineering》，对推动绿色化学与可持续发展具有重要意义。