本期分享发表在Chemical Engineering Journal杂志上题目为“Sustainable solar-driven interfacial evaporation-photocatalytic degradation of Cu-ZIF-67/rGO/PVA aerogel: A multifunctional material for pollutant treatment”的研究文章。
Part 1 文章简介
同时满足回收和高效降解仍然是光催化在污染物处理中的挑战。因此，通过热还原和表面生长制备了Cu-ZIF-67负载的rGO / PVA气凝胶（Cu-ZIF-67 / rGO / PVA），利用伴随的热量通过界面蒸发增强质量传递，从而提高可回收气凝胶的光催化速率。ZIF-67的Cu离子掺杂促进了其吸收带与太阳光的重叠，并加速了光生空穴-电子的分离。PVA基气凝胶为Cu-ZIF-67的负载和回收提供了机械强度。rGO提供了优异的导电基底来提取和运输电荷载体到反应位点，同时增强了太阳能吸收和界面蒸发效率。在1kW m−2模拟太阳光照下，Cu-ZIF-67/rGO/PVA的蒸发速率可达1.95kg m-2h−1，光热转换效率可达92.1%。高效的热转换促使Cu-ZIF-67/rGO/PVA快速局部升温，加速活性氧化剂的生成，提高其反应活性。在1太阳强度下，Cu-ZIF-67/rGO/PVA对MB的降解率显著提高，由14.79%提高到78.52%。此外，Cu-ZIF-67/rGO/PVA具有优异的抗盐性。因此，Cu-ZIF-67/rGO/PVA在通过界面蒸发协同光催化降解有机污染物方面表现出很强的潜力，为复杂污染物处理提供了一种新方法。
图1是Cu-ZIF-67/rGO/PVA的形成及其界面蒸发-光催化协同水处理示意图。
图2是水凝胶蒸发器的特性，a) rGO/PVA、b) ZIF-67/rGO/PVA、c) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 SEM 图像，d) rGO/PVA、e) ZIF-67/rGO/PVA、f) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 AFM 图像，g-l) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 SEM-EDS 元素映射。
图3是A) rgo/pva、zif-67/rgo/pva、cu-zif-67/rgo/pva 的 xrd 图案，b) rgo/pva、zif-67/rgo/pva、cu-zif-67/rgo/pva 的 xps 全光谱，c) zif-67/rgo/pva 的 co 2p xps 曲线，d) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 n 1s XPS 曲线，e) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 Co 2p XPS 曲线，f) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 Cu 2p XPS 曲线。
图4是a) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 TG-DTG 曲线、b) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 BET 曲线（QA：吸附量）、c) rGO/PVA、d) ZIF-67/rGO/PVA、e) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 在 1 个太阳辐射下的表面红外图像。
图5是a) 界面太阳能驱动蒸汽生成实验装置的示意图，b) 在 1.0 个太阳光照射下 rgo/pva、zif-67/rgo/pva、cu-zif-67/rgo/pva 中的水的质量损失，c) 在 1 个太阳光照射下界面蒸发过程中 rgo/pva、zif-67/rgo/pva、cu-zif-67/rgo/pva 的表面温度曲线，d) 在 1、3、5 个太阳光照射下 cu-zif-67/rgo/pva 的温度曲线，e) rGO/PVA、ZIF-67/rGO/PVA、Cu-ZIF-67/rGO/PVA 中本体水和水的等效汽化焓（注：1-空白，2-rGO/PVA，3-ZIF-67/rGO/PVA， 4-Cu-ZIF-67/rGO/PVA）。
图6是a）rgo/pva、zif-67/rgo/pva、cu-zif-67/rgo/pva光催化降解mb，b）不同光照时间下mb溶液的吸收强度，c）添加和不添加Cu-ZIF-67/rGO/PVA对mb、CV和RhB的降解效率（MB−亚甲蓝、CV−结晶紫、RhB−罗丹明B）（反应条件：MB（5mg/L，50mL）、CV（5mg/L，50mL）、RhB（5mg/L，50mL）；光照强度：1太阳强度；反应时间：1h），d）不同光照条件下Cu-ZIF-67/rGO/PVA光催化降解MB，e）不同pH条件下Cu-ZIF-67/rGO/PVA光催化降解MB，f）添加Cu-ZIF-67/rGO/PVA光催化降解MB、CV真实照明条件下的 Cu-ZIF-67/rGO/PVA。
图7是A) 不同清除剂对 mb 在 cu-zif-67/rgo/pva 上的光催化降解以及不同活性氧自由基的相对贡献，b-d) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 DMPO-OH 加合物、TEMPO-h+ 加合物和 DMPO-O2− 加合物的 EPR 光谱。
图8是A-b) rGO/PVA、ZIF-67/rGO/PVA 和 Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的紫外-可见-红外吸收光谱，以及 rGO/PVA、ZIF-67/rGO/PVA、Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 Tauc 图，c) ZIF-67/rGO/PVA、d) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的 XPS 价带光谱，e) Cu-ZIF-67/rGO/PVA 的电子能带结构示意图，f) 使用 Cu-ZIF-67/rGO/PVA 进行光催化活性的拟议机制。
图9是示意图说明了 Cu-ZIF-67/rGO/PVA 在太阳光照射下的太阳热和光催化机制。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.159130
引用：Nie, Fan, et al. "Sustainable solar-driven interfacial evaporation-photocatalytic degradation of Cu-ZIF-67/rGO/PVA aerogel: A multifunctional material for pollutant treatment." Chemical Engineering Journal (2024): 159130.
欢迎各位科研人分享自己的研究工作，请将研究工作或自行拟好的推文发送到竹子学术邮箱，竹子学术邮箱为：zhuzixueshu@163.com。
