李和兴/廉孜超Angew.：原子分散Ag-Co光催化高效降解有机污染物！

研究内容

实现废水中持久性污染物的完全矿化仍然是一个巨大的挑战。

上海理工大学李和兴和廉孜超 提出了一种有效的光自芬顿反应，使用氮化碳(AgCo-CN)中的原子分散AgCo双位点的高密度(Ag：22wt%)来降解不同的污染物。双金属AgCo-CN即使在极端条件下也对苯酚表现出优异的光催化性能，这是由于其有效的降解途径和产生主要活性氧(·OH和 1 O 2 )的过氧化氢的原位生成，并且在自行设计的光过滤反应器中显示出长期的苯酚纯化活性。相关工作以“ Photo-self-Fenton Reaction Mediated by Atomically Dispersed Ag-Co Photocatalysts toward Efficient Degradation of Organic Pollutants ”为题发表在国际著名期刊 Angewandte Chemie International Edition 上。

研究要点

要点1. 作者使用掺杂在g-C 3 N 4 (AgCo-CN)中的原子分散AgCo的最高负载量(Ag：22wt%)作为典型模型来研究提出的通过有效光生电荷转移和氧化还原活性位点的协同效应降解不同污染物的光自芬顿反应。

要点2 . 实验测量和密度泛函理论(DFT)计算表明，AgCo-CN中的Ag和Co双位点分别在加速光诱导电荷分离和形成自Fenton氧化还原中心方面发挥着关键作用。

要点3. AgCo-CN表现出高的光催化活性以及通过原位生成H 2 O 2 进行光Fenton反应降解苯酚的长期稳定性和可回收性。其中，·OH的自由基和单线态氧( 1 O 2 )的非自由基在苯酚的降解过程中起着关键作用。作者还研究了苯酚的降解过程，其中自由基优先攻击苯酚中富含电子的氧原子和对碳原子的活性位点。

该发现为设计用于难降解污染物处理的基于光自芬顿反应的高效单原子光催化剂铺平了道路。

研究图文

图1.（a）AgCo-CN的合成示意图。（b）AgCo-CN的代表性TEM。（c）AgCo-CN的像差校正的HAADF-STEM。（d）AgCo-CN的HAADF-STEM。单分散的Ag用黄色圆圈表示，Co用红色圆圈表示。（e）AgCo CN的HAADF-STEM-EDX元素图像。

图2.（a）AgCo-CN的Ag 3d高分辨率XPS。（b）Ag箔、AgCo-CN和Ag 2 O的归一化Ag K-edge XANES。（c）未经相位校正的Ag箔、AgCo-CN和Ag 2 O中Ag的相应k 2 加权FT-EXAFS。（d）AgCo-CN在Ag K-edge R空间中的EXAFS拟合曲线。（e）根据AgCo-CN、Ag箔和Ag 2 O的ΔXANES光谱计算Ag氧化态。（f）Ag箔、AgCo-CN和Ag 2 O的Ag K-edge的WT图。（g）AgCo-CN的Co 2p高分辨率XPS。（h）Co箔、AgCo-CN和CoO的归一化Co K-edge XANES。插图：放大的前边缘XANES。（i）未经相位校正的Ag箔、AgCo-CN和Ag 2 O中Ag的相应k 2 加权FT-EXAFS。（j）AgCo-CN在Co K-edge R空间中的EXAFS拟合曲线。插图：AgCo-CN的原子模型。（k）根据AgCo-CN、Co箔和CoO的ΔXANES光谱计算Co氧化态。（l）Co箔、AgCoCN和CoO的Co K-edge WT图。

图3.（a）不同样品的H 2 O 2 原位生成。CN、Co-CN、Ag-CN和AgCo-CN的（b）苯酚降解曲线和（c）降解速率常数。（d）AgCo-CN进行苯酚降解的循环试验。（e）AgCo-CN的TOC去除率的变化。

图4. CN、Co-CN、Ag-CN和AgCo-CN的（a）紫外-可见吸收光谱，（b）能带能级图，（c）光电流-时间响应曲线，（d）稳态和（e）时间分辨PL光谱。CB：导带；VB：价带。

图5. 不同清除剂对AgCo-CN苯酚降解特性（a）和去除效率（b）的影响。（c）DMPO-·OH、DMPO-·O 2 - 和TEMP- 1 O 2 对AgCo-CN的EPR谱。（d）在0.05 mol L -1 对苯二甲酸和0.1 mol L -1 NaOH溶液中，在不同辐照时间(激发波长312 nm；发射波长426 nm)捕获·OH的液体荧光光谱。（e）AgCo-CN对不同污染物的降解性能。反应时间为3小时。（f）苯酚在AgCo-CN的Co位点上的最佳吸附能。（g，h）苯酚在Co位点上吸附后AgCo-CN苯酚体系的差电荷。电荷累积和电荷耗尽分别以黄色和青色表示。原子上的数值就是Bader电荷。（i）可见光照射下AgCo-CN降解苯酚的机理示意图。

图6.（a）不同共存物质对氯化银苯酚降解的影响。（b）AgCo-CN在实际水中的苯酚去除效率(实验条件：[苯酚] 0 =10 ppm，[AgCo-NC]=0.2 g L -1 ，[Cl - ]=[HCO 3 - ]=[NO 3 - ]=/H 2 PO 4 - ]=5 mM，T=25°C)；（c）连续流光自芬顿过滤器的示意图。（d） 光自芬顿过滤器中的苯酚去除(实验条件：AgCo-CN负载=0.10 g，[苯酚] 0 =10 ppm，流速=6 mL h - 1)。

文献详情

Photo-self-Fenton Reaction Mediated by Atomically Dispersed Ag-Co Photocatalysts toward Efficient Degradation of Organic Pollutants

Zichao Lian,* Fangfang Gao, Han Xiao, Di Luo, Mengyuan Li, Duoduo Fang, Yupeng Yang, Jiangzhi Zi, Hexing Li*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202318927

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