双偏压新型PANI/MIL-53(Fe)复合光阳极加速水中难降解污染物的深度去除

本文推荐一种通过电化学沉积法制备的PANI/MIL-53(Fe)/FTO复合光阳极（n型），该材料在可见光区具有增强的光吸收能力，并通过静电相互作用促进污染物吸附。研究采用双电位偏压（法拉第：+1 V；静电：-80 V）实现了150分钟内对分散橙30（DO30）染料99.2%的脱色率和85%的矿化率，且无需氧气注入、牺牲剂或pH调节，为工业难降解污染物的光电解（PEC）处理提供了高效节能的解决方案。

　　

亮点

这项研究创新性地通过阴极/阳极双路径电沉积技术，将聚苯胺（PANI）与MIL-53(Fe)金属有机框架（MOF）复合薄膜固定在氟掺杂氧化锡（FTO）基底上，构建出具有协同半导体特性的光阳极。该材料在分子层面通过DO30的质子化作用（式6）和表面空穴消耗（式7）实现污染物的深度矿化。

光电极制备与合成机制

扫描电镜（SEM）图像显示（图1a-d），PANI/MOF复合薄膜呈现多孔颗粒结构，其独特的形貌显著提升了比表面积。X射线衍射（XRD）和拉曼光谱证实了Fe-N配位键的形成，这种键合作用使复合材料在可见光区的吸收边红移至580 nm（图2a），带隙降至2.1 eV（图2b）。

结论

DO30作为难降解分散染料，其光电解去除过程依赖于复合薄膜表面的质子化吸附与空穴氧化双重机制。负静电偏压（-80 V）可强力捕获质子化的DO30⁺，而正法拉第偏压（+1 V）则驱动光生空穴直接矿化污染物分子。该技术突破了传统方法对助剂和pH调节的依赖，为工业废水处理提供了原子级高效的解决方案。