零价铁缓释腐蚀电荷与MoS2空间封装协同增效Fenton-like催化：电子生成-转移-利用的精准调控

本研究创新性地利用二维缺陷MoS2空间封装纳米零价铁（nZVI），构建核壳结构nZVI@MoS2复合催化剂，通过调控腐蚀电荷的电子生成、转移路径与利用效率，实现持久性污染物的高效降解，为nZVI在环境修复中的工业化应用提供新策略。

　　

Section snippets

Preparation of nZVI@MoS₂

nZVI@MoS₂通过一步水热法合成：首先将2.0 mM钼酸铵（(NH₄)₆Mo₇O₂₄?4H₂O）和60.0 mM硫脲（CH₄N₂S）溶于70.0 mL超纯水，磁力搅拌30.0分钟；随后加入0.5 g还原铁粉和0.03 g草酸，超声处理10.0分钟。

Morphological and structural properties of nZVI@MoS₂

高分辨透射电镜显示nZVI@MoS₂具有清晰的核壳结构，Mo、S、Fe元素空间分布均匀（图1a-f）。外层MoS₂纳米花呈现薄皱花瓣状，赋予材料高比表面积和丰富反应位点。X射线光电子能谱证实Mo⁴⁺和S^2-的存在（图2a），Fe 2p谱揭示零价铁和氧化物层的共存（图2b）。拉曼光谱显示MoS₂的E¹_2g和A_1g特征峰（图2c），而X射线衍射谱中Fe⁰衍射峰证实核芯完整性（图2d）。

Conclusion

nZVI@MoS₂通过水热法制备，在多类水体基质中均展现优异的氧化剂活化、自由基生成及污染物降解性能。淬灭实验与电子顺磁共振测试表明，硫酸根自由基（?SO₄^-）为主要活性氧化物种，伴随羟基自由基（?OH）、超氧自由基（?O₂^-）和单线态氧（¹O₂）的参与，并存在电子转移路径。二维MoS₂骨架的空间封装有效延缓金属核的化学腐蚀，促进Fe(II)/Fe(III)氧化还原循环，为可持续催化提供新视角。

Environmental Implication

纳米零价铁（nZVI）在环境Fenton-like催化中具有极高工业潜力，但需通过策略调控化学腐蚀与金属释放以降低二次风险。本研究受空间封装与Fenton-like共催化启发，利用二维富缺陷MoS₂封装nZVI，显著提升催化性能并减少铁泥产生，为环境去污提供绿色解决方案。