综述推荐0717丨台州学院/浙江工商大学SPT综述论文：用于废水/海水净化的硫化钼（MoS2）基环境功能材料

2024年12月24日，国际期刊《Separation and Purification Technology》发表了题为“Intriguing and boosting molybdenum sulfide (MoS2)-based materials for decontamination and purification of wastewater/seawater: An upgraded review”综述论文。本综述全面总结了近6年（2018-）MoS2基材料（MoS2bMats）提高废水处理和水净化的有效改性策略，并重点阐述了MoS2bMats在环境污染物吸附、光催化降解和还原、Fenton高级氧化、PMS/PS活化氧化、废水脱盐（膜过滤和太阳能蒸发脱盐）等方面的应用。最后，讨论并提出了MoS2bMats理论研究与应用之间存在差距、工程挑战、未来的研究方向和机遇。该论文自2024年12月线上发表以来，现已被引用13次（Web of Science）。

第一作者：蒋茹

通讯作者：朱华跃 王齐

通讯单位：台州学院 浙江工商大学

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水污染和清洁水资源短缺是21世纪最迫切需要解决的两个重要问题。二硫化钼（MoS2）因其高比表面积、低成本、高可见光吸收、窄带隙和易功能化等特性，已成为目前废水处理和海水淡化中最具吸引力的2D材料之一。本综述全面总结了近6年（2018-）MoS2基材料（MoS2bMats）提高废水处理和水净化的有效改性策略，并重点阐述了MoS2bMats在环境污染物吸附、光催化降解和还原、Fenton高级氧化、PMS/PS活化氧化、废水脱盐（膜过滤和太阳能蒸发脱盐）等方面的应用。最后，讨论并提出了MoS2bMats理论研究与应用之间存在差距、工程挑战、未来的研究方向和机遇。本综述旨在为设计更有效的废水/海水净化和净化用MoS2bMats提供深入的指导。本综述全文共17000字，参考文献249篇、图17个和表5张。

总结了近年来MoS2bMats的改性研究进展。

综述了MoS2bMats在环境中的应用。

展望了MoS2bMats的发展潜力和面临的挑战。

根据ISI Web of Science Core Collection检索结果，目前Web of Science系统收录关于硫化钼基材料（MoS2bMats）的论文总数为29952篇，而且论文总数正逐月增加。这表明MoS2bMats正成为一种有趣的且推动发展的热点材料之一。值得注意的是，MoS2bMats对废水/海水进行净化和脱盐的相关论文约占MoS2bMats相关论文总数的十分之一（如图1所示）。MoS2bMats在环境领域应用主要包括以下方面：吸附去除污染物、光催化降解有机污染物和光催化剂还原金属离子、Fenton AOP、过硫酸盐/过氧一硫酸盐（PS/PMS）-AOPs、废水/海水脱盐及其组合工艺，如吸附-光催化、吸附/光Fenton等。

图1 MoS2bMats和废水处理用MoS2bMats的年出版数统计

涉及使用“cataly*/adsorp*/oxidat*/removal/desalination”和“molybdenum disulfide*或MoS2”作为2个标题关键字。（检索时间：2024年4月17日）。

MoS2晶体结构包括两个硫原子和钼原子。MoS2的层间间距和自由间距分别为0.62 nm和0.30 nm（图2a）。MoS2的Eg为1.23-1.9eV，这取决于不同的材料形式和结构（单层MoS2为1.9eV，大块MoS2为1.2eV）（图2b）。不同结晶的MoS2具有2H、3R以及1T和2T多型（图2c）。

图2 MoS2结构的层间和自由间距;（b） MoS2的Eg值;（c）层状MoS2的结构

通过改性或功能化，进一步提高MoS2bMats对目标污染物的吸附性能，增加光生e-/h+对概率或抑制e-/h+复合，增强过硫酸盐/硫酸盐的活化能力和提高脱盐效率。用于改性MoS2bMats的材料主要包括半导体、各种碳材料（碳纤维、有序介孔碳、碳纳米管、石墨烯、石墨氮化碳等）、有机物质（壳聚糖、纤维素）、多功能MOFs/COFs和MXenes等（图3）。

图3 用于MoS2bMats改性的一些常用材料

图4 Z型Ag3PO4@MoS2制备方案示意图（a）；Ag3PO4立方体的SEM、HRTEM图（b，d）和Z型Ag3PO4@MoS2的SEM、HRTEM图（c，e）；Z型Ag3PO4@MoS2材料载流子转移行为示意图（f）

图5丝瓜/MoS2复合海绵（HLMC）制备示意图（a）；丝瓜（b）和HLMC（c-e）表面SEM图像；材料UV−vis−NIR吸收光谱图（f）；以及通过卷起未折叠的HLMC来构建多孔圆柱体状3D水蒸发装置（g）

图6 CFs/MoS2/UiO-66-NH2布的制备方案（a）；CFs/MoS2/UiO-66-NH2布（b，c）和CFs/MoS2布（d，e）的SEM图；CFs/MoS2/UiO-66-NH2布的协同吸附/光催化处理机制（f）

图7 MoS2-MXene/CS气凝胶制备示意图（a）、垂直截面SEM图（b）、压缩变形曲线（c）、吸收光谱曲线（d），以及纯海水和MoS2-MXene/CS气凝胶在一个太阳照射时间下的表面温度变化（e）

图8 典型的三元光催化剂及其相应的电荷转移途径：（a）MoS2-Bi2Te3-V2O5和（b）Z-型g-C3N4/rGO/MoS2

图9 W-MoS2/NCF的SEM图（a，b）；NCF、MoS2、MoS2/NCF和W-MoS2/NCF对Hg2+离子去除效率的比较（c）；W-MoS2/NCF吸附的各种阳离子的Kd值（d）；干扰阳离子对W-MoS2/NCF去除Hg2+效率的影响（e）；W-MoS2/NCF再生和再利用循环（f）

表1 MoS2bMats对金属离子的吸附以及实验条件（2018–）。

表2 MoS2bMats对染料污染物的吸附以及实验条件（2018–）

表3 MoS2bMats对抗生素污染物的吸附以及实验条件（2018-）

图10 MoS2bMats光催化降解和还原的一般机理

图11 6% MoS2@p-TNTAs的制备示意图（a）和SEM图（b）；在单一Cr（VI）（c）和Cr（Ⅵ）-DBP混合污染物（d）中MoS2@p-TNTAs见光光催化还原Cr（VI）的效率（c，d）；Z型MoS2@p-TNTAs异质结在可见光照射下的原Cr（Ⅵ）和氧化DBP的可能机制（e）

表4 MoS2bMats对有机染料污染物的光催化降解（2018–）

表5 MoS2bMats对有机抗生素污染物的光催化降解（2018–）

图12 （a） MoS2海绵（TMS）的制备示意图；（b） SMX在不同氧化过程中的降解比较；（c）芬顿和TMS/Fenton系统中SMX降解装置；（d） TMS重复使用情况；（e） MoS2/Fenton体系可能对污染物的可能降解机理

图13 MoS2bMats在过硫酸盐活化中的共催化机制示意图：（a）co-γ-Fe2O3/MoS2/PMS系统中BPA的降解和（b）2D MoS2限制单个Fe原子的苯胺降解

图14 MoS2TFN可能脱盐机制（a）；影响水渗透速率的MoS2的三种孔隙边缘类型（b）；通过不同压力调控MoS2过滤器开/闭状态（c）; 活塞压力下通过MoS2过滤器的累积水通量（d）; 2D层流MoS2改性的反渗透膜提高了脱盐性能和防污特性

图15 MoS2膜的亚纳米水通道示意图

图16 MoS2片和碳颗粒水热装饰丝瓜海绵（HLMC）的材料组成、SEM图和实物照片（a）；（b） HLMC模拟盒示意图：MoS2片（蓝色为钼，黄色为硫）、水（透明蓝色）、离子（红色和绿色）和石墨烯片（灰色）

图17 原始海水和脱盐水中的盐离子浓度变化（a）; HLMC-4装置在1个太阳光照射前后甲基橙和亚甲基蓝溶液吸收光谱（b）; HLMC-4对3.5 wt %NaCl盐水溶液在1次太阳照射下120 h的蒸发速率（c）；HLMC太阳能蒸汽产生和太阳能热脱盐机制示意图（d）

近年来，人们对改性MoS2bMats提高废水处理和水净化效果的有效策略进行了广泛的研究。MoS2bMats可用于吸附、光催化降解和还原、Fenton-AOPs、PMS/PS-AOPs、废水脱盐等，但在实际应用中仍存在一些局限性。

以下是需要考虑或改进的方面：

机器学习：深入了解电荷转移途径和降解过程对于全面掌握整个过程至关重要。在未来，结合机器学习可以提高对MoS2bMats及其性能的预测，从而实现更高效的MoS2bMats探索和性能评估。此外，强大的密度泛函理论（DFT）技术可以用来进一步帮助理解污染处理机制。

针对新兴污染物：研究MoS2bMats的去污效果，建议使用全氟化合物（全氟烷基和多氟烷基等）、微塑料、内分泌干扰物、药品和个人护理用品（PPCPs）等新兴污染物作为模型污染物。

实际废水处理：一些研究已经证实，MoS2bMats在废水处理中的有效性不仅取决于材料本身的特性，还取决于处理的环境条件，包括光照、pH、氧气、天然有机材料（NOM）和离子强度等。目前对MoS2bMats的研究主要集中在实验室规模的使用纯水配置的模拟废水。然而，大多数MoS2bMats尚未经过实际废水测试或不适合实际现场应用。将MoS2bMats固定在多孔介质（如海绵、纤维、膜、木质素等）或磁化，可以提高其处理效率，解决材料回收问题。值得注意的是，采用MoS2bMats材料填充，制作成固定床反应器，并将与其他水处理工艺（如膜技术、生物技术）相结合，也值得进一步开发和研究。

环境毒性：在制造、使用或处置过程中，如果MoS2bMats释放到水环境中，由于其溶解度低，会沉积或悬浮在自然环境中。MoS2的毒性强烈依赖于其外在和内在特性，包括晶体结构（1 T、2 H和3 R）、比表面积、横向尺寸、层数和聚集性]。与其他常用的纳米材料（如TiO2、碳纳米管、石墨烯等）相比，MoS2bMats的环境毒性和潜在风险研究较少，迫切需要进一步研究。

Ru Jiang, Mei Xiao, Hua-Yue Zhu, Xiao Zang, Dan-Xia Zhao, Jian-Qiang Zhu, Yang-Ke Long, Qi Wang, Intriguing and boosting molybdenum sulfide (MoS2)-based materials for decontamination and purification of wastewater/seawater: An upgraded review. Separation and Purification Technology. 2024, 128063,https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128063.

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撰稿：肖梅

编辑：环境与能源功能材料

蒋茹（第一作者），博士，副教授，硕士生导师，浙江省151人才和市211人才，浙江省一流课程负责人，博士毕业于湖南大学环境工程专业，指导老师为长江学者和国家杰青曾光明教授。曾在浙江大学化学系（合作导师：国家杰青许宜铭教授）、加拿大英属哥伦比亚大学(UBC)/ 北英属哥伦比亚大学(UNBC)（合作导师：Jianbing Li院士）访问研究。研究领域为废水高级氧化处理和环境催化材料。已在Chem Eng J、J Hazard Mater、Desalination、Sep Purif Technol、Carbohyd Polym、Ceram Int、Bioresour Technolog等工程、环境、化学、材料、生物等领域著名国际期刊上发表论文70余篇（其中第一作者发表中科院一区期刊综述论文6篇），发表论文被全球10000多名学者引用5000余次，引用期刊包括Chemical Review、Chemical Society Review、Energ Environ Sci、Prog Polym Sci、Coordination Chemistry Reviews、Environmental Chemistry Letters等300 余个国际SCI期刊以及中国科学、中国环境科学、环境科学、化学学报、化工学报、高分子学报、结构化学等国内顶级学术期刊，个人h指数28。5篇第一作者/通讯作者论文入选ESI高被引论文。主持国家自然科学基金项目、浙江省自然科学基金项目、市科技计划项目等多项科研项目。

https://www.researchgate.net/profile/Ru-Jiang-3

肖梅（第二作者），资源与环境专业硕士研究生，主要从事壳聚糖基复合光催化材料在水环境安全控制中应用研究，主持浙江省教育厅一般项目（专业学位专项）1项，获国家奖学金和学业一等奖学金各1次，在Sep Purif Technol、International Journal of Biological Macromolecules等中科院TOP期刊发表论文4篇，1篇论文入选ESI高被引论文。

壳聚糖丨纤维素丨MOF材料丨石墨烯丨碳纳米管丨MXenes丨硫化钼丨催化材料丨蒸发材料丨吸附材料丨电极材料丨除磷材料丨产氢材料

2024年06月08日，国际期刊《International Journal of Biological Macromolecules》发表了题为“Sustainable chitosan-based materials as hetrogeneous catalyst for application in wastewater treatment and water purification: an up-to-date review”综述论文。根据Web of Science检索，这是国际上首篇全面论述壳聚糖基异相催化剂在废水处理和水净化中应用的综述性论文。本综述概述了金属氧化物/壳聚糖基复合材料（MOs@CSbMs）、金属硫化物/壳聚糖基复合材料（MSs@CSbMs）、铋基半导体/壳聚糖基复合材料（BibSCs@CSbMs）、金属有机框架/壳聚糖基复合材料（MOFs@CSbMs）和纳米零价金属/壳聚糖基复合材料（NZVMs@CSbMs）等5种Cat@CSbMs材料的制备策略及作为助催化剂、光催化剂、类芬顿试剂在处理各类废水中的应用进展。该综述不仅加深了对环境功能材料与环境污染控制作用的理解，也为未来Cat@CSbM在污染物吸附和富集、光催化氧化降解污染物和还原金属离子等相关领域的研究提供了参考和启示。该论文自2024年6月发表以来，现已被引用30次（Web of Science），2025年5月入选ESI高被引论文。其中被国外学者引用17次，国际引用占比56.7%。

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2024年 12 月 24 日，国际期刊《 Separation and Purification Technology 》发表了题为 “Intriguing and boosting molybdenum sulfide (MoS 2 )-based materials for decontamination and purification of wastewater/seawater: An upgraded review” 综述论文。本综述全面总结了近6年（2018-）MoS2基材料（MoS2bMats）提高废水处理和水净化的有效改性策略，并重点阐述了MoS2bMats在环境污染物吸附、光催化降解和还原、Fenton高级氧化、PMS/PS活化氧化、废水脱盐（膜过滤和太阳能蒸发脱盐）等方面的应用。最后，讨论并提出了 MoS 2 bMats 理论研究与应用之间存在差距、工程挑战、未来的研究方向和机遇。该论文自 2024 年 12 月线上发表以来，现已被引用 13 次（ Web of Science ）。

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2025年 06 月 ，国际期刊《 International Journal of Biological Macromolecules 》发表了阳光净水课题组题为 “Sustainable chitosan-based adsorbents for phosphorus recovery and removal from wastewater: A review” 最新 综述论文。本文全面综述了用于废水中磷回收和去除的壳聚糖基吸附材料（CSMats）的性质、改性方法、影响因素。同时，总结了CSMats吸附去除水体磷的主要作用机理（氢键、静电作用、路易斯酸碱相互作用、配体/离子交换和表面沉淀作用）。此外，还归纳了CSMats的再生方法、连续流处理和在实际废水中应用。 最后，讨论了 CSMats除磷材料面临的挑战和未来发展方向。《 International Journal of Biological Macromolecules 》主要聚焦于天然大分子的化学改性及其在生物、环境、制药、食品等领域的工业应用，2025年6月最新影响因子/中科院分区： 8.50/ TOP 期刊。

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2024 年 1 月，国际期刊《 International Journal of Biological Macromolecules 》期刊发表了题为 “A review on chitosan/metal oxide nanocomposites for applications in environmental remediation“ 的综述性论文。更清洁、更安全的环境是未来最重要的要求之一。与传统材料相比，壳聚糖具有丰富的生物相容性、生物降解性、成膜能力和亲水性，是一种更环保的功能材料。由于壳聚糖分子链上丰富的 -NH2 和 -OH 基团可以有效地与各种金属离子螯合，壳聚糖基材料作为金属氧化物纳米材料（ TiO2 、 ZnO 、 SnO2 、 Fe3O4 等）的多功能支撑基质具有巨大的潜力。近年来，许多壳聚糖 / 金属氧化物纳米材料（ CS/MONM ）作为吸附剂、光催化剂、非均相类芬顿试剂和传感器，在环境修复和监测中具有潜在和实际的应用。本综述全面分析和总结了CS/MONMs复合材料的最新进展，这将为CS/MONMs复合材料的制备和废水处理应用提供丰富而有意义的信息，并有助于研究人员更好地了解CS/MONMs复合材料在环境修复与监测中的潜力。该论文自 2024 年 1 月线上发表以来，现已被引用45 次（ Web of Science ），其中被国外学者引用25次，国际引用占比55.5%。

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2024 年 2 月，国际期刊《 Separation and Purification Technology 》发表了题为 “ A review on the process of magnetic chitosan-based materials in water purification and solid-phase extraction of contaminants” 的综述性论文。污染物检测和水净化对于实现环境保护和资源利用非常重要。构建新型功能材料去除各种污染物也变得越来越重要和紧迫。本综述总结了磁性壳聚糖（M-CSbMs）的3种可靠制备策略（原位策略、两步策略和沉积后策略），并详细介绍了M-CSbMs在有效吸附/光催化去除污染物（如重金属离子、有机染料、抗生素和其他污染物）和磁性固相萃取超低浓度污染物等方面的研究进展。最后，提出了 M-CSbMs 目前面临的挑战和前景，以期促进其在水净化和固相萃取污染物方面的实际应用。该论文自 2024 年 2 月发表以来，现已被引用 35 次（ Web of Science ）。

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