静电组装CoNi-LDH/MXene异质结构构建高效电子转移通道激活过一硫酸盐：协同机制与催化性能解析

本研究创新性地通过静电吸附构建CoNi-LDH@MXene催化膜（CN-LDH@MXM），将膜过滤与过一硫酸盐（PMS）活化技术巧妙结合。该设计通过纳米限域效应构建"PMS-膜"定向电子转移通道（ETP），促进单线态氧（1O2）生成，实现3.96毫秒内100%双酚A（BPA）降解，速率常数比粉末/PMS体系提升6个数量级（1.71 ms-1 vs 0.45 min-1），为水处理领域提供了电子转移路径精准调控的新范式。

　　

Highlight

本研究通过静电组装构建的CoNi-LDH@MXene异质结构，开创性地将膜过滤技术与过一硫酸盐（PMS）活化过程耦合。这种纳米限域催化膜不仅显著提升污染物降解效率，更在膜科学领域实现了电子转移路径（ETP）的精准工程化设计。

Materials and methods

化学品与试剂

实验所用化学试剂详见补充材料Text S1。

单层/少层MXene制备

将20 mL 12 M盐酸溶液加入聚四氟乙烯（PTFE）反应器，磁力搅拌下缓慢加入2 g LiF至完全溶解。随后分批次加入1 g Ti₃AlC₂粉末，40℃水浴持续搅拌48小时。最后将黑色悬浮液以4000 rpm离心获得少层MXene材料——这个过程就像"化学剥洋葱"般逐层揭开MAX相材料的神秘面纱。

CN-LDH@MX合成与表征

如图1a所示，通过离子交换、剥离和水热法三步曲制备MXene与CoNi-LDH复合材料。扫描电镜（SEM）显示MXene呈现典型的二维层状结构（图1b），与多层堆叠的Ti₃AlC₂前驱体（图1c）形成鲜明对比。这种结构转变使得材料比表面积暴增，为后续催化反应提供了广阔的"分子舞台"。

Conclusion

CN-LDH@MX纳米片构建的纳米限域催化膜实现了水质净化与膜通量的双重突破。在1.4 mg/cm²催化剂负载量下，体系不仅保持159.23 LMH的稳定通量，更在3.96毫秒内实现BPA的完全降解——这个速度比眨眼还要快上百倍！该体系在复杂水质条件下展现出的强大稳定性，为工业级水处理应用铺平了道路。