【MOF处理废水】：聚多巴胺修饰的双金属MOF催化剂用于过硫酸盐活化四环素盐的去除

首页 > 行业动态 > 【MOF处理废水】：聚多巴胺修饰的双金属MOF催化剂用于过硫酸盐活化四环素盐的去除

摘要：
大连工业大学孙德栋老师等报道的本篇文章中（S0927-7757(24)00582-X）成功制备了聚多巴胺（PDA）修饰的双金属MOFs（PDA@CoNi-MOF）催化剂，用于活化过硫酸盐（PMS）去除四环素盐（TCH）。研究发现，PDA修饰的MOFs具有更好的性能，相比CoNi-MOFs显著提高了TCH的消除效率（99.2%）。通过不同方法对复合催化剂的性质进行了全面表征。实验结果表明，PDA不仅增强了电子转移，还进一步促进了金属离子的氧化还原循环，并从而促进了活性物种的产生。通过自由基捕获实验和电子顺磁共振（EPR）分析，证实了在TCH消除过程中主要活性物种为单线态氧（1O2）、超氧自由基（O2•-）、硫酸根自由基（SO4•-）和羟基自由基（•OH）。提出了PDA@CoNi-MOF通过PMS激活的可能催化机制，主要涉及PDA提供电子促进Ni3+/Ni2+和Co3+/Co2+循环。由于其简单的制备方法和优秀的催化性能，PDA@CoNi-MOF在处理难降解有机废水方面具有广泛的应用前景。

研究背景：
1）抗生素类药物的广泛使用导致了有机污染物的不断增加，其中四环素盐（TCH）是一种典型的难降解有机污染物。
2）先进氧化过程（AOPs）被认为是处理难降解有机废水的有效方法，硫酸根基于AOPs（SR-AOPs）因其高效性备受关注。
3）作者制备了PDA@CoNi-MOF催化剂，并在激活PMS去除TCH方面进行了研究，取得了显著的提高和优异的催化效果。

实验部分：
1）制备PDA@CoNi-MOF：通过简单的原位合成方法制备复合催化剂。
2）TCH去除实验：研究了不同催化剂用量、氧化剂浓度、TCH浓度、初始pH值和温度对TCH去除效率的影响。
3）循环利用性能：进行了催化剂的循环利用性能测试。

分析测试：
1）SEM分析：观察到CoNi-MOFs和PDA@CoNi-MOF的形貌和表面结构。
2）XRD分析：比较了复合催化剂的晶体结构。
3）FT-IR分析：研究了催化剂的功能化特性。
4）EPR和自由基捕获实验：确认了产生的ROSs种类。
5）XPS分析：研究了催化剂的表面元素组成和化学状态变化。
6）CV和EIS分析：探究了电子转移能力。

总结：
1）PDA@CoNi-MOF催化剂具有优异的催化性能，对多种有机污染物具有高效去除能力。
2）实验结果表明，该催化剂在活化PMS去除TCH方面具有很高的效率和稳定性。

展望：
1）可以进一步优化催化剂结构和性能，提高循环利用率，探索更广泛的应用领域
2）进一步研究PDA@CoNi-MOF对其他污染物的去除效率，并考虑解决催化剂循环利用过程中可能出现的金属离子溶出问题。

Polydopamine-modified bimetallic metal organic frameworks (MOFs) for peroxymonosulfate activation to efficient degradation of tetracycline hydrochloride in wastewater
文章作者：Shuaiguang Guo, Jiayi Li, Yuanwei Wang, Dedong Sun, Hongchao Ma, Jun Hao, Guowen Wang,Xinxin Zhang
DOI：10.1016/j.colsurfa.2024.133721
文章链接： https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.133721