為有效提高鈀(Pd)電極的催化金屬顆粒分散性和催化活性,哈爾濱工業大學丁晶副教授和天津工業大學Shumin Ma(共同通訊作者)等人報道了一種新型高效的Pd/NiFe-MOF/泡沫-Ni復合電極。結果表明,Pd/NiFe MOF/泡沫-Ni對氯霉素(CAP)的反應速率常數是Pd/Ni泡沫-Ni的三倍。當反應時間為2 h時,復合電極對CAP的去除率均達到100%,而Pd/NiFe-MOF/泡沫-Ni電極對CAP的去除率在0-80 min內隨CAP初始濃度的增加先增加后降低。該電極具有良好的抗亞硫酸鹽性能,在廢水中存在Cl–、NO3-、HCO3–、CO32-和Ca2+時,其電催化活性幾乎不受影響。
作者使用DFT分析將CAP和加氫脫氯產物(CAP-2O-2Cl)的結合強度與催化劑的結合強度進行比較。通過計算CAP的五種不同吸附構型,發現平行于催化劑的CAP苯環構型最穩定,吸附能為-0.85 eV。結果表明,CAP和CAP-2O-2Cl對NiFe-MOF/泡沫-Ni的吸附能力最強,其次是Pd/NiFe-MOF/泡沫-Ni和Pd/泡沫-Ni。此外,結合DFT分析和電極的電催化加氫脫氯性能,作者發現與CAP強烈結合的NiFe-MOF/泡沫-Ni沒有獲得最高活性。
此外,與CAP-2O-2Cl相互作用較弱的Pd/泡沫-Ni的活性也較低。CAP的吸附和CAP-2O-2Cl的解吸對電催化加氫脫氯性能有重要影響。過強的吸附有利于CAP的吸附,但不利于CAP-2O-2Cl的解吸,導致活性位點的減少。盡管弱吸附有利于CAP-2O-2Cl的解吸,但弱吸附對CAP的捕獲有負面影響。因此,Pd/NiFe-MOF/泡沫-Ni是最合適的催化材料,因此對電催化加氫脫氯的貢獻最大。
Insights into the removal of chloramphenicol by electrochemical reduction on Pd/NiFe-MOF/foam-Ni electrode: Performance and mechanism. Appl. Catal. B Environ., 2022, DOI: 10.1016/j.apcatb.2022.122076.
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.122076.
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