迈向无需滤膜的接触电催化技术：一种耐用且可回收的电纺SiO2–PVDF纳米纤维毡，用于有机染料的脱色

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Toward Filtration-free Contact-electro-catalysis: A robust and recyclable electrospun SiO2–PVDF Nanofibrous mat for decolorization of organic dyes

　　

摘要

利用液固接触电化（LS-CE）的接触电催化（CEC）在无需外加电场的情况下表现出降解有机污染物的显著潜力。尽管基于颗粒的介电材料展现了较高的催化活性，但其实际应用通常需要额外的后处理过滤步骤来回收催化剂并确保处理后水质。为了简化这一过程并提高操作可行性，我们开发了一种无需过滤的电纺SiO?-PVDF纳米纤维垫（NF-mat）。通过将活性SiO?和PVDF成分固定在坚固的纤维基材中，这种方法有效地避免了复杂的回收步骤。在超声激发下，NF-mat形成了具有高比表面积（41.6 m2/g）的层状多孔结构，为液固电子转移和活性氧（ROS）的生成创造了理想的条件。因此，NF-mat能够高效地使阳离子墨水蓝（MB）脱色（4小时内脱色率达到99.5%）和阴离子甲基橙（MO）脱色（8小时内脱色率达到98.1%）。虽然MB的去除过程中也涉及吸附作用，但仅靠吸附无法解释几乎完全的脱色效果，MB和MO的去除主要依靠CEC过程。此外，该纤维垫在多个循环使用过程中表现出优异的机械稳定性和可回收性，且结构不会发生分解。本研究提出了一个用户友好且可持续的基于CEC的水处理平台，为持续的环境修复提供了可行的解决方案。