近红外诱导自修复凝胶催化剂开发及其对4-硝基酚可持续催化还原的应用研究

本综述系统介绍了一种新型近红外响应型自修复复合凝胶催化剂（Cu/M/P）的开发及其在4-硝基酚（4-NP）催化还原中的应用。该催化剂结合铜纳米颗粒（CuNPs）的催化活性、Ti3C2Tx（MXene）的光热转换与电子传输能力，以及聚（N,N-二甲基丙烯酰胺）（PDMAA）的自修复特性，实现了高效（k = 0.6159 min-1）、可持续的污染物降解，为响应型催化剂在环境修复中的应用提供了新策略。

　　

Highlight

Materials

MAX（Ti₃AlC₂，纯度98%）购自11 Technology有限公司。氟化锂（LiF，99%）、盐酸（HCl，36～38%）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA，99%）、氯化铜（CuCl₂，99%）、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA，99%）、过硫酸钾（K₂S₂O₈，99.5%）、4-硝基酚（4-NP，99%）、N,N,N',N'-四甲基乙二胺（TMEDA，99%）以及硼氢化钠（NaBH₄，98%）均购自阿拉丁有限公司。

Preparation of Ti₃C₂T_x/PDMAA gel (M/P)

Ti₃C₂T_x的合成通过从Ti₃AlC₂中去除铝原子实现……

Characterizations of Cu/M/P gel

图2展示了Cu/M/P凝胶的前驱体溶液、最终凝胶产物及相应结构示意图。作为PDMAA前体的DMAA单体完全溶解于去离子水中（图2a）。如图2b所示，悬浮液色泽均匀且无沉淀，表明Ti₃C₂T_x在PDMAA前体溶液中稳定性良好，有利于其在PDMAA网络中的固定，从而形成稳定的M/P凝胶……

Conclusion

总之，我们设计了一种新型近红外响应自修复复合凝胶催化剂，用于高效、可持续地还原4-NP。CuNPs、Ti₃C₂T_x和PDMAA的协同效应使该凝胶不仅具备高催化活性，还能通过近红外光控实现快速自修复。该凝胶在近红外照射下60秒内自修复效率高达90%。此外，其对4-NP还原的催化速率常数k高达0.6159 min^-1……