基于過氧單硫酸鹽（PMS）的類芬頓反應(yīng)可以有效降解污染物并引起了廣泛關(guān)注。在此，報(bào)道了一種簡(jiǎn)便的策略來合成衍生自鈷-鋅雙金屬金屬-有機(jī)骨架(MOF)的多相PMS活化劑(Zn/Co-MOF@rGO-600)。Zn/Co-MOF@rGO-600用作PMS活化過程中有效去除四環(huán)素(TC)的催化劑。Zn的引入和氧化石墨烯（GO）的存在不僅通過雙金屬協(xié)同作用提高了催化劑中單原子鈷（Co0）的產(chǎn)率，而且對(duì)調(diào)整催化劑的形貌也有積極作用。電荷轉(zhuǎn)移電阻（Rct）的Zn/Co-MOF@rGO-600在GO修飾后降低了3.15倍。在以Zn/Co-MOF@rGO-600為PMS活化劑的反應(yīng)體系中，反應(yīng)速率常數(shù)(k)提高了14.88倍，相應(yīng)的TC去除和礦化效率分別提高到91.66%和45.04%。密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明PMS和Zn-Co原子之間的鍵合能(Ebon)足夠低至−2.76eV，因此Zn/Co-MOF@rGO-600可以作為有效的PMS活化劑.猝滅實(shí)驗(yàn)和自由基自旋陷阱實(shí)驗(yàn)表明，產(chǎn)生的主要活性物質(zhì)為SO
4•-、O
2•-和
1O
2。SO
4•-是PMS活化過程中
1O
2和
•OH等其他自由基生成的主要驅(qū)動(dòng)因素。該研究為制備一種有效的PMS活化催化劑提供了新的參考，該催化劑來源于雙金屬(Zn/Co)MOF。
Fig 1. (a) Zn-MOF@rGO-600、(b) Co-MOF@rGO-600、(c) Zn/Co-MOF-600 和 (de) Zn/Co-MOF@rGO-600 的 SEM 圖像。(f, h) Zn/Co-MOF@rGO-600 的 TEM 圖像和 (j) 相應(yīng)的 SAED 圖案。(g) 原始 Zn/Co-MOF@rGO、(i) Zn/Co-MOF@rGO-600、Zn/Co-MOF-600、Zn-MOF@rGO-600 和 Co-MOF@rGO- 的 XRD 表征600。(k) Co 2p 與不同催化劑的高分辨率 XPS 光譜。
Fig 2. 原始 Zn/Co-MOF@rGO、Zn/Co-MOF-600 和 Zn/Co-MOF@rGO-600 的 FT-IR 光譜。
Fig 3. (a) 不同催化劑的循環(huán)伏安法 (CV) 曲線，(b) 電化學(xué)阻抗譜 (EIS) 圖，以及不同催化劑對(duì)應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻 (R ct )（插圖）。
Fig 4. TC 降解 (a) 使用 Zn/Co-MOF@rGO 作為 PMS 催化劑在不同的煅燒溫度下獲得，(b) 使用不同的催化劑和 (c) 不同的反應(yīng)系統(tǒng)。(d) PMS 濃度、(e) 催化劑劑量和 (f) 初始 pH 值對(duì)含有 Zn/Co-MOF@rGO-600 作為催化劑的反應(yīng)體系中 TC 降解的影響。
Fig 5. 不同反應(yīng)溫度下（a）PMS和（b）CAT（Zn/Co-MOF@rGO-600 +PMS）反應(yīng)體系中TC的降解情況；(cd) PMS 和 CAT 的活化能；(e) Zn/Co-MOF@rGO-600 +PMS 反應(yīng)體系中 TC 去除的回收測(cè)試和 (f) Zn/Co-MOF@rGO-600 的磁滯回線。
Fig 6. (a) TMP-1O2(♠)、(b) DMPO-OH•(♣)和DMPO-SO4•-(♥)在PMS自分解或被Zn/Co-激活過程中的EPR譜不同反應(yīng)條件下的MOF@rGO-600。
Fig 7. PMS與Zn/Co-MOF@rGO-600相互作用的晶體結(jié)構(gòu)和電荷密度示意圖（a.正視圖，b.側(cè)視圖，c.俯視圖）。紅色和藍(lán)色區(qū)域分別表示低電子云密度和高電子云密度。
相關(guān)研究工作由西安建筑科技大學(xué)Weihuang Zhu課題組于2023年在線發(fā)表于《Process Safety and Environmental Protection》期刊上，原文：A metal-organic framework (MOF) and graphene oxide (GO) based peroxymonosulfate (PMS) activator applied in pollutant removal。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
