基于碳的异质光芬顿催化剂的理性设计：在可见光下增强亚甲蓝降解性能

《ChemistrySelect》：Rational Design of a Carbon-Based Heterogeneous Photo-Fenton Catalyst for Enhanced Methylene Blue Degradation Under Visible Light

　　

摘要

开发具有广泛pH适应性的高效非均相光芬顿催化剂对于可持续的废水处理仍然非常重要。在这项研究中，设计并应用了一种基于碳的催化剂（C-KFS），其中含有Fe基活性相，用于在可见光下降解亚甲蓝（MB）。结构表征证实了含Fe物质成功负载在碳载体上，提供了丰富的活性位点以及有利的界面性质。在最佳条件下，C-KFS在30分钟内实现了99.2%的MB去除率，并且在连续五次循环后仍保持92.1%的活性，同时Fe的浸出量很低。该催化剂在3-9的测试pH范围内表现良好，尤其是在pH 3-6范围内，其降解效率更高，表明其pH耐受性优于传统的均相芬顿系统。在所研究的条件下，降解动力学可以用表观一级模型描述，其速率常数为0.128 min^?1。机制分析表明，增强的活性源于可见光辅助下的Fe氧化还原循环、H₂O₂激活以及活性氧物种生成的协同效应。本研究主要评估了MB的降解/脱色效果，而非直接验证其完全矿化过程，但它为构建用于废水处理的基于碳的非均相光芬顿催化剂提供了一种有用的策略。

图形摘要

通过超声波酸活化结合类似芬顿的反应过程，合理设计了一种具有分散Fe物种和磺酸官能团的基于碳的非均相光芬顿催化剂（C-KFS）。该催化剂在可见光下能有效激活H₂O₂，实现高效降解亚甲蓝，具有宽pH适用范围、低Fe浸出量以及良好的可重复使用性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。