过渡金属掺杂MoS2用于压电芬顿催化降解诺氟沙星：快速内生-H2O2非自由基和自由基的转化和双重途径

利用二硫化钼（MoS₂）基催化剂进行压电催化降解水中有机污染物已被广泛研究为一条前景广阔的途径。虽然已取得良好效果，但催化过程中产生的 H₂O₂ 被忽视且未得到有效利用。因此，本研究提出一个假设：引入外源金属元素对 MoS₂ 进行后修饰，使外源金属与原位生成的 H₂O₂ 发生类芬顿反应，从而成功构建了一个压电-芬顿（PF）体系。

本工作开发了一种新型的 MoS₂ 基压电材料 M−MoS₂（M = Fe, Zn, Cu, Ni, Co），用于 PF 反应。在以诺氟沙星（NOR）为目标污染物的测试中，Fe-MoS₂ 表现出最优异的压电催化性能，5 分钟内去除率高达 93.2%。性能的提升可归因于其形貌和结构的改变。铁元素均匀分布在较小尺寸的 1T/3R 相 MoS₂ 上，该结构具有高载流子浓度和导电性，并兼具面内和面外压电性。压电力显微镜（PFM）测试表明，Fe-MoS₂ 的压电系数是 MoS₂ 的 10 倍。

如此优异的性能得益于压电催化作用：一方面原位生成过氧化氢（H₂O₂），另一方面同时有效活化并利用氧气和水产生活性氧物种（ROSs）。铁离子与 H₂O₂ 快速发生类芬顿反应，钼和铁离子的价态持续转化，从而高效利用了 H₂O₂。非自由基和自由基协同驱动降解过程，其中单线态氧（¹O₂）是主要的活性物种。

本研究提出的 MoS₂ 改性策略有效提高了 H₂O₂ 的转化效率以实现高效能量利用，为绿色节能的压电催化技术提供了理论基础。

服务对象 ： 山东大学
发表时间： 2025 年 1 月 15 日
发表期刊： Chemical Engineering Journal
文章链接： https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.159027