基于SO4·-和·OH自由基的高級(jí)氧化技術(shù)，具有氧化能力強(qiáng)、水質(zhì)適用范圍廣、礦化程度高等優(yōu)勢(shì)，已成為水污染治理領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)課題之一。高效異相催化體系的構(gòu)建是高級(jí)氧化技術(shù)的主要研究方向，其核心在于高性能異相催化劑的設(shè)計(jì)。近期，等離子體所李家星副研究員與濟(jì)南大學(xué)張守偉博士、華北電力大學(xué)王祥科教授合作，圍繞這一核心進(jìn)行了系列研究工作，并取得重要進(jìn)展。 

　　為了構(gòu)建了高活性光芬頓催化體系，科研人員利用Cu摻雜FeOOH納米簇促進(jìn)了Fe³⁺/Fe²⁺的循環(huán)；納米簇和g-C₃N₄納米片的相互作用可以分散和穩(wěn)定納米簇，發(fā)揮納米簇比表面積大、電子傳輸路徑短的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)與g-C₃N₄納米片形成異質(zhì)結(jié)，快速分離光生載流子，抑制光生電子-空穴的復(fù)合。根據(jù)上述研究，科研人員提出了納米簇均相摻雜及其構(gòu)建0D/2D異質(zhì)結(jié)的優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)了異相催化劑的簡(jiǎn)易、可控、宏量制備。在水污染治理領(lǐng)域，異相催化劑催化降解展示出誘人的應(yīng)用前景。  

　　科研人員還利用量子點(diǎn)和g-C₃N₄納米片復(fù)合，構(gòu)建了新型光-過硫酸鹽催化體系。g-C₃N₄ 納米片本身是具有高光催化活性的可見光催化劑，Co₃O₄量子點(diǎn)大大擴(kuò)展了材料的光響應(yīng)范圍，二者可通過能級(jí)匹配形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，科研人員提出了乙醇體系-低溫?zé)崽幚眢w系構(gòu)建單/雙金屬氧化物量子點(diǎn)(Fe₂O₃, NiO, SnO₂, CuO 等)的制備方法，通過改變金屬前驅(qū)體，可以制備系列氧化物量子點(diǎn)/2D復(fù)合材料?？梢灶A(yù)見，一方面這種新型Co₃O₄量子點(diǎn)/g-C₃N₄ 納米片0D/2D 復(fù)合光催化劑將為新型高性能異相催化劑的的研究開辟新思路；另一方面所構(gòu)建的不同氧化物量子點(diǎn)/2D復(fù)合材料也可以用于開發(fā)柔性超電、鋰電器件和電催化分解水催化劑。  

　　相關(guān)成果分別以“Ultrathin g-C₃N₄ nanosheets coupled with amorphous Cu-doped FeOOH nanoclusters as 2D-0D heterogeneous catalysts for water remediation”和“Strongly Coupled g-C₃N₄ Nanosheets-Co₃O₄ Quantum Dots as 2D-0D Heterostructure Composite for Peroxymonosulfate Activation”為題，發(fā)表在《Environ. Sci.: Nano》和《Small》上。 

　　該工作獲得國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目的資助。  

　　論文鏈接：  

　　http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/en/c8en00124c/unauth#!divAbstract  

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201801353 

通過HMTA方法合成的CCNS催化劑產(chǎn)氫速率>2.7×10⁴ μmol/g/h. 

自然光照下Cu-FeOOH/CNNS催化劑降解有機(jī)染料實(shí)景圖