酞菁铁/MXene复合阴极的制备及电芬顿降解磺胺间二甲氧嘧啶

作     者：刘会来 李志豪 孔德峰 陈星 LIU Huilai;LI Zhihao;KONG Defeng;CHEN Xing

作者机构：合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009 合肥工业大学工业与装备技术研究院合肥230009 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2025年第40卷第1期

页      面：61-69,I0006,I0007页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2019YFC0408500) 安徽生态文明研究院重点实验室(中心)开放基金(W2023JSKF0152) 

主　　题：电芬顿 FePc/MXene 磺胺间二甲氧嘧啶 活性氧物种 降解路径 

摘      要：研发具有高活性和高稳定的电极材料,是实现电芬顿体系高效降解磺胺类抗生素污染物的关键。本工作以MXene材料作为载体负载酞菁铁(Fe Pc),制备了Fe Pc/MXene纳米复合材料,并利用其作为阴极催化剂构建的电芬顿体系对磺胺间二甲氧嘧啶(SDM)进行降解。负载Fe Pc后,纳米复合材料依然保持手风琴状的片层结构,并且表面略粗糙,层间间距变小;Fe Pc/MXene中Fe Nx的配位数约为4,且Fe Pc与MXene之间的相互作用促进了电极表面的电子转移。在构建的电芬顿体系中,Fe Pc/MXene电极在50 min内对SDM的降解率达到97.2%,且在较宽的p H范围内表现出优异的催化性能和稳定性。降解性能显著提高主要归因于复合材料中引入Fe N4增强了O_(2)电催化还原为H_(2)O_(2)的活性。电芬顿体系主要通过自由基(·OH和·O_(2)^(–))与非自由基(1O_(2))共同降解SDM。利用前沿轨道理论和Fukui函数阐明了SDM被不同活性物种攻击的位点,降解途径主要有苯环的羟基化、苯环上氨基的氧化、C–S和S–N键断裂。此外,循环和离子浸出实验证明所制备的阴极催化剂具有优异的稳定性。