基于SO4·-和·OH自由基的高级氧化技术，具有氧化能力强、水质适用范围广、矿化程度高等优势，已成为水污染治理领域的前沿热点课题之一。高效异相催化体系的构建是高级氧化技术的主要研究方向，其核心在于高性能异相催化剂的设计。近期，等离子体所李家星副研究员与济南大学张守伟博士、华北电力大学王祥科教授合作，围绕这一核心进行了系列研究工作，并取得重要进展。

　　为了构建了高活性光芬顿催化体系，科研人员利用Cu掺杂FeOOH纳米簇促进了Fe³⁺/Fe²⁺的循环；纳米簇和g-C₃N₄纳米片的相互作用可以分散和稳定纳米簇，发挥纳米簇比表面积大、电子传输路径短的优势；同时与g-C₃N₄纳米片形成异质结，快速分离光生载流子，抑制光生电子-空穴的复合。根据上述研究，科研人员提出了纳米簇均相掺杂及其构建0D/2D异质结的优化策略，实现了异相催化剂的简易、可控、宏量制备。在水污染治理领域，异相催化剂催化降解展示出诱人的应用前景。 

　　科研人员还利用量子点和g-C₃N₄纳米片复合，构建了新型光-过硫酸盐催化体系。g-C₃N₄ 纳米片本身是具有高光催化活性的可见光催化剂，Co₃O₄量子点大大扩展了材料的光响应范围，二者可通过能级匹配形成异质结构。在此基础上，科研人员提出了乙醇体系-低温热处理体系构建单/双金属氧化物量子点(Fe₂O₃, NiO, SnO₂, CuO 等)的制备方法，通过改变金属前驱体，可以制备系列氧化物量子点/2D复合材料。可以预见，一方面这种新型Co₃O₄量子点/g-C₃N₄ 纳米片0D/2D 复合光催化剂将为新型高性能异相催化剂的的研究开辟新思路；另一方面所构建的不同氧化物量子点/2D复合材料也可以用于开发柔性超电、锂电器件和电催化分解水催化剂。 

　　相关成果分别以“Ultrathin g-C₃N₄ nanosheets coupled with amorphous Cu-doped FeOOH nanoclusters as 2D-0D heterogeneous catalysts for water remediation”和“Strongly Coupled g-C₃N₄ Nanosheets-Co₃O₄ Quantum Dots as 2D-0D Heterostructure Composite for Peroxymonosulfate Activation”为题，发表在《Environ. Sci.: Nano》和《Small》上。

　　该工作获得国家自然科学基金委项目的资助。 

　　论文链接： 

　　http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/en/c8en00124c/unauth#!divAbstract 

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201801353

通过HMTA方法合成的CCNS催化剂产氢速率>2.7×10⁴ μmol/g/h.

自然光照下Cu-FeOOH/CNNS催化剂降解有机染料实景图