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一區(qū)論文應用案例 · 前沿專題型

富含氧空位的準MIL-101(Fe)用于強化多相光芬頓反應

該研究發(fā)表于 Separation and Purification Technology（2025），使用 XH-100A 開展 MOF 缺陷工程、光芬頓高級氧化 研究，關鍵結果包括SMX去除率 100.0 %；COD去除率 54.4 %；光芬頓降解速率 28 倍。

論文編號 181
應用方向 MOF 缺陷工程、光芬頓高級氧化、抗生素廢水治理、連續(xù)流水處理裝置
關鍵結果 SMX去除率 100.0 %
核心條件 溫度 150.0 °C / 250 °C / 300 °C
論文編號
181
期刊
Separation and Purification Technology
影響因子
9
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2025
設備型號
XH-100A
作者單位
北京建筑大學；北京建筑大學 等
Beijing University of Civil Engineering and Architecture
研究方向
MOF 缺陷工程 光芬頓高級氧化 抗生素廢水治理 連續(xù)流水處理裝置

事實快照

  • 論文：富含氧空位的準MIL-101(Fe)用于強化多相光芬頓反應
  • 設備：XH-100A
  • 期刊與分區(qū)：Separation and Purification Technology，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 150.0 °C / 250 °C / 300 °C；微波功率 750.0 W；時間 10.0 min / 84.0 h
  • 關鍵結果：SMX去除率 100.0 %；COD去除率 54.4 %；光芬頓降解速率 28 倍
  • 用途：可作為 MOF 缺陷工程、光芬頓高級氧化 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

論文摘要明確指出，作者通過溫和熱解把 MIL-101(Fe) 轉化為富含氧空位的 Q350-MIL-101(Fe)，并將其用于 UV/H2O2 條件下的磺胺甲噁唑去除。結果表明，該材料的降解速率常數(shù)達到原始 MIL-101(Fe) 的 28 倍；進一步固定在石墨氈上后，對初始濃度 10.0 mg/L 的 SMX 可實現(xiàn)連續(xù) 84.0 h 的 100.0 % 去除。摘要同時把性能提升歸因于 metal sites 暴露增加與 oxygen vacancies 形成。

研究背景與解決的問題

論文摘要明確指出，作者通過溫和熱解把 MIL-101(Fe) 轉化為富含氧空位的 Q350-MIL-101(Fe)，并將其用于 UV/H2O2 條件下的磺胺甲噁唑去除。

設備應用與實驗條件

項目參數(shù)
溫度150.0 °C / 250 °C / 300 °C
微波功率750.0 W
時間10.0 min / 84.0 h

關鍵結果

SMX去除率 100.0 %
COD去除率 54.4 %
光芬頓降解速率 28 倍
指標結果
SMX去除率100.0 %
COD去除率54.4 %
光芬頓降解速率28 倍

機制/方法亮點

  • 部分脫配體讓 MOF 從“完整骨架”轉向“準 MOF”狀態(tài) 350 °C 溫和熱解并未讓 MIL-101(Fe) 完全坍塌，而是使其進入一種介于原始 MOF 與 Fe2O3 之間的過渡狀態(tài)。這樣既保留了原有結構特征，又引入了更多缺陷位點。
  • 孔徑變大、位點暴露增加，傳質和反應更有利 正文表明，Q350-MIL-101(Fe) 的孔徑由原始 MIL-101(Fe) 的 2.21 nm 增大到 5.24 nm，雖然 BET 比表面積由 156.05 m2/g 降到 52.59 m2/g，但更大的介孔結構更利于目標分子進入和反應。
  • 氧空位與 Fe(II) 位點共同提升 H2O2 活化效率 XPS 與 EPR 結果表明，熱解后樣品中氧空位明顯增加，同時出現(xiàn) Fe(II) 信號。作者通過位點屏蔽和硫化處理進一步驗證，F(xiàn)e(II) 位點與氧空位都是關鍵反應位。
  • ?OH 與 1O2 是主導活性物種 猝滅實驗顯示，加入 TBA 和 FFA 后，SMX 去除率分別從 100.0 % 降到 27.6 % 和 16.0 %，說明 ?OH 和 1O2 對降解起主導作用
  • 而 O2?? 貢獻可以忽略。

應用價值

  • 通過“微波前驅體制備 + 溫和熱解缺陷工程”構建出富氧空位準 MOF，路線清晰。
  • 對 SMX 的光芬頓降解速率常數(shù)較原始 MIL-101(Fe) 提升 28 倍，屬于很強的動力學突破。
  • 在 pH 3.0-9.0 范圍內都可實現(xiàn) 100.0 % 去除，說明體系適應性較好。
  • 從批次實驗走向固定化連續(xù)處理，實現(xiàn) 84.0 h 連續(xù) 100.0 % 去除，應用驗證層級較高。
  • 機理證據(jù)完整，覆蓋了孔結構變化、氧空位、Fe(II) 位點、活性氧種和電子分離等多條證據(jù)鏈。

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常見問題

這篇論文使用了哪種設備？
本研究使用 XH-100A。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Separation and Purification Technology（2025），使用 XH-100A 開展 MOF 缺陷工程、光芬頓高級氧化 研究，關鍵結果包括SMX去除率 100.0 %；COD去除率 54.4 %；光芬頓降解速率 28 倍。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Separation and Purification Technology，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Quasi-MIL-101(Fe) with rich oxygen vacancies for boosted heterogeneous photo-Fenton reaction
Separation and Purification Technology, 2025
DOI: 10.1016/j.seppur.2025.132510