近日，材料与化工学院杨颖博士在国际知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》（中科院一区TOP期刊，影响因子9.9）发表了题为“Copper nanoclusters-doped novel carrier with synergistic adsorption-catalytic active sites to enable high-performance dye removal”的论文，报道了一种铜纳米团簇掺杂具有协同吸附催化活性位点的新型载体，实现高性能染料去除。材料与化工学院教师杨颖博士为该论文的第一作者，杨雷副教授和常文贵教授为该论文的共同通讯作者。
在水污染治理中，增强吸附与催化氧化之间的协同作用以放大类芬顿效应一直是一个关键挑战。本研究中，科研团队采用溶胶-凝胶法和共沉淀技术相结合，合成了一系列由二氧化硅（SiO2）和羟基磷灰石（HAp）不同比例组成的新型载体（SH）。值得注意的是，通过精细的负载和掺杂技术，包括Cu2+离子和铜纳米簇（Cu NCs）在内的各种形式的铜（Cu）物种能够稳定地结合在SH表面上。这种方法催生了一类新的类芬顿催化剂（Cu NCs-SH1-5），其特点是具有强大的酸碱耐受稳定性和显著的可重复使用性。与先前报道的Cu NCs-HAp (Langmuir 2024, 40, 827−836)相比，这种含铜量较低的催化剂在过氧化氢（H2O2）的辅助下，能更好地吸附和降解染料。该催化剂的双重作用位点，具体为吸附位点（单键Si单键OH、单键P单键OH、缝隙孔）和催化中心（多价Cu物种），分工明确且相互协作。此外，通过活性氧物种（ROS）的鉴定和巧妙的电化学测试，揭示了三种ROS通过电子在类芬顿催化剂（Cu NCs-SH）和H2O2之间的转移而共同降解染料的机制。基于这些见解，提出了协同吸附-催化去除的机制。总之，这项研究的成功为环境保护领域带来了新的希望。新型Cu NCs掺杂载体的研发不仅有助于解决染料废水处理难题，也为纳米材料在环境治理方面的应用提供了有力支持。随着这一技术的进一步完善和推广，预计将对环境保护事业产生深远影响。
图1 复合催化剂的合成及其吸附-类芬顿催化去除染料过程示意图
图2 不同复合催化剂的透射电镜及其元素面分布图
文章链接：
[1]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0021979724008452?via%3Dihub
[2]https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.langmuir.3c03018
该研究得到安徽省自然科学基金(2308085QB41)、安徽省优秀科研创新团队项目（2023AH010077）、皖西学院高层次人才启动项目（WGKQ2022001）等资助。（文图/杨颖 审核/谢成根）
