磁性富集Ag@Fe3O4/UiO-66-NH2复合材料的SERS传感与太阳能光还原技术在水环境中六价铬检测与治理中的应用

本文推荐一种新型磁性复合材料Ag@Fe3O4/UiO-66-NH2（Ag@FUN），通过金属有机框架（MOF）的孔隙富集能力和银纳米颗粒（Ag NPs）的表面增强拉曼散射（SERS）效应，实现了水中痕量Cr(VI)的高灵敏度检测（7.81×10-8 M）及太阳能驱动光还原（70分钟降解率>90%）。该材料兼具磁性分离、可循环使用（5次以上）和环境修复潜力，为重金属污染治理提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究通过简单水热法结合原位还原技术，成功制备了磁性Ag@Fe₃O₄/UiO-66-NH₂（Ag@FUN）复合材料。该材料巧妙整合了等离子体银纳米颗粒（Ag NPs）、多孔UiO-66-NH₂ MOF和磁性Fe₃O₄的三重优势，展现出对Cr(VI)的卓越富集能力。

Characterization of Ag@FUN composites

透射电镜（TEM）和场发射扫描电镜（FESEM）图像显示，Fe₃O₄纳米球呈均匀球形（平均直径240.6 nm），其表面通过溶剂热法原位结晶形成核壳结构。X射线衍射（XRD）证实了UiO-66-NH₂的特征晶体结构，而X射线光电子能谱（XPS）揭示了Zr-O键与Cr(VI)的选择性配位作用。

Conclusions

Ag@FUN复合材料在自来水与池塘水中对Cr(VI)的检测限显著低于美国环保署（EPA）标准，其SERS增强因子高达7.2×10⁵。在模拟太阳光下，材料通过Zr-O配位、静电作用和孔隙填充效应实现Cr(VI)快速富集，并在70分钟内完成光催化还原。经过5次"检测-还原"循环后仍保持90%以上活性，展现了其在环境监测与生态修复中的双重应用价值。