IF 20.2！构建阴极MOF/FeOOH异质结增强电芬顿过程中Fe(Ⅲ)的还原

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本研究开发了一种无粘结剂的自支撑MOF/FeOOH异质结阴极，用于增强非均相电芬顿(EF)过程中Fe(Ⅲ)的还原。通过内部电场(IEF)的自发形成，建立了从FeOOH到原位生长的NH2-MIL-88B(Fe)的电子传输通道，提高了电导率并打破了Fe(Ⅲ)还原的化学惰性。与使用PTFE作为粘结剂相比，MOF/FeOOH阴极将磺胺甲嗪(SMT)的去除率提高到95.76%，提升了2.5倍。经过十次连续降解实验，阴极表面的Fe(Ⅱ)含量从39.23%增加到56.73%。密度泛函理论(DFT)计算和先进表征技术证实了反应过程中Fe(Ⅲ)的高效还原和H2O2的活化。这些结果阐明了调控催化剂与集流体之间"接触"的促进作用，为开发高效的非均相EF阴极提供了可行且有前景的策略。

创新点分析：

1. 结构设计创新：首次开发无粘结剂的自支撑MOF/FeOOH异质结阴极，实现了更高效的电子传输和催化性能。

2. 机制认识创新：揭示了内部电场形成和电子传输通道建立的作用机制，深化了对材料性能的理解。

3. 性能优化创新：通过优化催化剂与集流体的接触，显著提高了Fe(Ⅲ)还原效率和污染物去除率。

科研工作启示：

1. 强调结构设计的重要性，建议研究者注重材料界面的优化，提高电子传输效率。

2. 注重机理研究的深入性，建议结合理论计算和实验表征，全面理解材料性能。

3. 重视实际应用需求，建议开发具有实用价值的材料制备方法。

思路延伸：

1. 可以探索其他类型的MOF材料和金属氧化物的复合，开发性能更优的电极材料。

2. 建议研究电极材料的长期稳定性机制，提高实际应用价值。

3. 可以探索该材料体系在其他电化学应用中的潜力。

Construction of a cathodic MOF/FeOOH heterojunction for boosted Fe(Ⅲ) reduction in electro-Fenton processes

Appl. Catal. B Environ. Energy (IF 20.2)

Pub Date  : 2024-10-31

DOI : 10.1016/j.apcatb.2024.124770

Hongwei Zhu, Xu Yin, Yi Wang, Kajia Wei, Liankai Gu, Yonghao Zhang, Zhenshan Duan, Zhen Huang, Haoming Chen, Weiqing Han

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