水热-原位沉淀法制备MIL-53/碳气凝胶/CoFe?O?三元纳米复合材料及其高效磁性光催化降解有机染料性能

《Scientific Reports》：Design of MIL-53/carbon aerogel/CoFe2O4 ternary composites with improved photocatalytic activity for water treatment

　　

摘要

通过简便的水热 - 原位沉淀法成功合成了一种新型 MIL-53/CA/CoFe₂O₄ 三元纳米复合材料，将多孔碳气凝胶 (CA) 框架与 MIL-53(Fe) 和磁性 CoFe₂O₄ 纳米粒子集成在一起。使用 XRD、FTIR、FESEM/EDS 映射、HRTEM 和 UV-DRS 对复合材料的结构和形貌进行了系统分析，证实了形成了一种结晶良好的复合结构，其中 MIL-53 和 CoFe₂O₄ 纳米粒子均匀地锚定在 CA 基体上。MIL-53、CA 和 CoFe₂O₄ 之间的协同界面耦合显著增强了电荷转移并抑制了电子 - 空穴对复合，光催化性能的改进证明了这一点。MIL-53/CA/CoFe₂O₄ 复合材料对亚甲基蓝 (MB) (97.75%) 和刚果红 (CR) (93.74%) 染料表现出出色的光催化降解活性，遵循准一级动力学，速率常数分别为 0.0211 min^??1 和 0.0187 min^??1。循环和捕获研究表明，制备的复合材料在连续五个循环后仍保持超过 90% 的光催化活性，而电子衍生活性物种发挥了关键作用。这些结果表明，合理组合 MIL-53、碳气凝胶和磁性铁氧体组分可以产生高效且磁性可分离的光催化剂，为先进的环境修复和能源相关应用提供了巨大潜力。