近年來，銅氧化物由于適用pH范圍寬、毒性低和儲量豐富等優(yōu)點受到了廣泛的關(guān)注。然而，單一的銅氧化物材料在實際應(yīng)用中存在易團(tuán)聚、循環(huán)穩(wěn)定性差及催化效率低等缺陷。為了解決這些問題，將納米銅氧化物與載體結(jié)合形成具有“納米限域結(jié)構(gòu)”的復(fù)合材料是最為有效的策略之一。新型二維層狀材料MXene層間距可控，且具有良好的生物相容性、表面負(fù)電性及良好的親水性，是一種潛在的納米約束支撐基底。 

　　鑒于此，研究人員將MXene與銅氧化物Cu₂O/Cu結(jié)合，成功構(gòu)筑了具有納米限域結(jié)構(gòu)的新型催化劑Cu₂O/Cu@MXene，并選擇四環(huán)素作為降解目標(biāo)，研究了Cu₂O/Cu@MXene的催化降解性能。結(jié)果表明，在最佳降解條件下，四環(huán)素的去除效率在30 min內(nèi)達(dá)到了99.14%，準(zhǔn)一級動力學(xué)常數(shù)為0.1505 min^-1，是Cu₂O/Cu的3.2倍。這種出色的催化性能主要歸因于Cu₂O/Cu@MXene中的MXene能夠促進(jìn)四環(huán)素的吸附和Cu₂O/Cu納米顆粒之間的電子傳輸。EPR分析和猝滅實驗表明，Cu₂O/Cu@MXene/PMS體系中的主要活性氧物種是.OH。基于LC-MS監(jiān)測到的降解中間體，研究人員提出了在這種非均相類芬頓體系中去除四環(huán)素的兩種可能路徑。該研究為設(shè)計環(huán)境友好、催化活性高的類芬頓催化劑提供了納米約束構(gòu)建策略，進(jìn)一步拓寬了MXene在高級氧化領(lǐng)域的應(yīng)用。 

　　上述工作得到了國家重點研究開發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金及合肥研究院院長基金等項目的資助。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.130995

　　 

　　圖1. (a) MAX; (b) MXene的SEM圖；Cu₂O/Cu@MXene的(c) SEM圖；(d-g)元素映射圖；(h-i) TEM圖；(j) HRTEM圖。

　　 

　　圖2. Cu₂O/Cu@MXene的結(jié)構(gòu)表征和性能測試。

　　 

　　圖3. Cu₂O/Cu@MXene降解四環(huán)素的機(jī)理探究。

　　 

　　圖4. 四環(huán)素的降解路徑。