八面体合金化PtCu-BTC纳米材料通过光热协同增强类芬顿反应高效降解有机染料污染物

本文开发了一种新型八面体合金结构PtCu-BTC纳米催化剂，通过光热协同效应显著增强类芬顿（Fenton-like）反应活性，在宽pH范围内实现对罗丹明B（RhB）染料的高效降解（2小时降解率>99%），为环境修复提供了创新性解决方案。

　　

Highlight

材料

所有化学品均直接购自商业供应商且未经额外纯化。使用原料包括：三水合硝酸铜（Cu(NO₃)₂•3H₂O, 99%）、氯铂酸（99.99%）、硼氢化钠溶液、聚乙烯吡咯烷酮（PVP, 分子量～55,000）、均苯三甲酸（C₆H₃(CO₂H)₃）、罗丹明B（分析纯）、异丙醇（IPA, ≥99%）、对苯醌（BQ, ≥99.5%）以及甲醇和乙醇（购自麦克林公司）。

PtCu-BTC的合成

基于现有报道（Yang等, 2022），采用水热法成功制备了Cu-BTC纳米颗粒载体，并通过原位还原策略将铂原子精准负载于铜基框架，形成稳定的合金结构。

PtCu-BTC NPs的表征

通过水热法成功制备该芬顿催化剂。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观测显示（图2A-F），合成的PtCu-BTC纳米颗粒呈现规整的八面体几何形态。粒径分析表明催化剂平均尺寸约为649纳米。能量散射X射线（EDX）点扫描结果（图2G-H）证实了催化剂中铂铜元素的成功合金化与均匀分布。

结论

研究团队成功开发出以Cu-BTC为框架、铂单原子修饰的PtCu-BTC合金纳米结构。详细形貌与成分分析表明，该结构在光热增强类芬顿催化过程中对RhB展现出卓越的降解性能，能在低催化剂浓度和宽pH范围内有效降解RhB。通过降解产物分析，证实了该催化体系对环境友好且具有实际应用潜力。

CRediT作者贡献声明

潘旭：方法论；罗丁：写作-审阅与监督；郭鹏山：方法论与形式分析；赵春涛：软件与形式分析；李静华：写作-审阅、项目管理与方法论设计；马彤彤：写作-初稿撰写、数据整理与形式分析。

未引用文献

Liu等, 2022; Sobczak等, 2024.

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究获得国家自然科学基金（项目编号32260237）、河南省科技研发计划（项目编号242103810038）、青海省2024年度科技计划激励基金（2024-KFKT-A05）以及盐湖资源绿色高端利用重点实验室开放基金（ISL-2024-01）支持。