银锚定Cu–Na/Co–Na阿特拉烷MOFs的构建及其在可见光驱动羟基蒽醌染料降解中的应用研究

来自印度的研究人员开发了银纳米颗粒锚定的Cu–Na/Co–Na阿特拉烷MOF纳米复合材料，通过多维度表征证实其结构稳定性与光学性能提升。该材料在无外加氧化剂条件下（pH 6）可实现79%的2-羟基蒽醌染料降解率，其活性源于能带隙缩减促进的ROS自由基（˙OH/˙O2?）生成机制，为可持续光催化水处理技术提供新策略。

　　

本研究通过合成阿特拉烷（atrane）基Cu–Na与Co–Na金属有机框架（MOF），并将银纳米颗粒（AgNPs）嵌入其骨架中，成功制备了Ag/Cu–Na MOF和Ag/Co–Na MOF纳米复合材料。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、比表面积测试（BET）、粉末X射线衍射（PXRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、动态光散射（DLS）、能量色散X射线光谱（EDAX）和X射线光电子能谱（XPS）等多维度技术对材料进行了系统表征。通过Tauc曲线、电化学阻抗谱（EIS）、光致发光光谱及HOMO–LUMO能带隙分析，发现银修饰后的纳米复合材料相较于原始MOF具有更窄的能带隙、增强的电荷分离效率及显著提升的光催化活性。

在无外加氧化剂（pH 6）、室温可见光照条件下，研究人员评估了该类材料对典型羟基蒽醌染料——2-羟基蒽醌（2-HAQ）的降解与脱色性能。纳米复合材料在30分钟内实现了79%的降解率与2.64%·min^?1的脱色速率。电子顺磁共振（EPR）分析证实，该过程由活性氧物种（ROS）——即羟基自由基（˙OH）和超氧阴离子自由基（˙O₂^?）——驱动，其生成机制与材料能带结构的调控密切相关。借助液相色谱-质谱联用（LC–MS）技术、密度泛函理论（DFT）计算与福井电荷分析，进一步揭示了反应活性位点、降解路径及产物组成。

此外，复合材料在四轮循环实验中表现出优异的结构稳定性与催化活性保持率，凸显其作为可持续、环境友好型光催化剂在废水处理领域的应用潜力。