自芬顿效应驱动的NH2-MIL-101(Fe)/CQDs@UCN复合光催化剂性能与机理研究

本文推荐：研究者通过溶剂热法和酸处理-乙醇插层-热剥离法分别合成单分散NH2-MIL-101(Fe)和二维片状UCN材料，并静电自组装构建NM101/CQDs@UCN异质结光催化剂。该材料通过自芬顿效应（self-Fenton）选择性生成H2O2，耦合表面异质结促进光生载流子分离，在可见光下对压裂返排液COD去除率达72.7%，为污染水体无害化处理提供新策略。

　　

Highlight

单分散NH₂-MIL-101(Fe)与二维片状UCN材料分别通过一锅溶剂热法和酸处理-乙醇插层-热剥离法合成，随后通过静电自组装制备异质结复合光催化剂NM101/CQDs@UCN。光催化实验与材料表征证实，改性后的UCN和CQDs@UCN从原始块体结构转变为二维片状结构后，BET比表面积显著增加，孔结构丰富，且在光催化过程中H₂O₂产量提升。 该催化剂对压裂返排液展现出优异降解性能，可见光照射180分钟时COD去除率达72.7%。最终，捕获实验与ESR分析表明，改性UCN选择性生成H₂O₂触发自芬顿效应，与NH₂-MIL-101(Fe)耦合形成表面异质结，促进光生载流子定向迁移与分离，从而增强复合光催化剂的光催化降解性能。

Synthesis of Catalysts

对制备的单体及复合光催化剂进行X射线衍射（XRD）表征，结果如图2a所示。在2θ角度5°至25°范围内，NH₂-MIL-101(Fe)在9.2°、16.6°、18.6°和21.5°处呈现明显特征衍射峰，证实其成功合成。27.4°、6.1°和12.3°的特征峰分别对应g-C₃N₄的(002)、(100)和(101)晶面，归属于七元环结构。

Conclusion

通过一锅溶剂热法和酸处理-乙醇插层-热剥离法分别合成单体NH₂-MIL-101(Fe)与二维片状UCN材料，并采用静电自组装法合成异质结复合光催化剂NM101/CQDs@UCN。该复合材料表现出卓越的光催化降解性能，NM101/CQDs@UCN在120分钟内对CIP（环丙沙星）的去除率高达96.8%。