邻苯二甲酸酯(PAEs)是广泛使用的塑化剂,是废水中常见的内分泌干扰物。电芬顿技术通过阴极原位产H₂O₂并活化产生·OH,能有效降解PAEs。传统阴极材料产H₂O₂的选择性和活性受限于pH(通常在酸性条件下最佳)和传质。二硫化钼(MoS₂)因其独特的二维结构和可调的电子性质,在催化领域备受关注。特别是具有八面体配位结构的金属相MoS₂(1T-MoS₂),其基面具有类金属的导电性,且边缘和基面上的硫原子对氧还原反应的催化活性远高于稳定的半导体相(2H-MoS₂)。
本研究通过水热法,在商业石墨毡(GF)纤维上原位生长了高覆盖率的1T-MoS₂超薄纳米片,构建了自支撑的1T-MoS₂@GF阴极。电化学测试证实,该电极在pH 3-9的广泛范围内,均对通过2e⁻ ORR路径产H₂O₂展现了极高的选择性(>85%)。在电芬顿降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的实验中,1T-MoS₂@GF阴极在30分钟内即可将20mg/L的DMP近乎完全去除,TOC矿化率达到55%。其降解速率是纯GF阴极的8倍以上。
机理研究表明,该体系中除了·OH外,还产生了大量的单线态氧(¹O₂),共同攻击DMP分子。1T-MoS₂的高活性源于其类金属导电性(促进了电子传递)、丰富的边缘和基面硫空位(为ORR和H₂O₂活化提供了活性中心)。该体系在含有高浓度Cl⁻和HCO₃⁻的真实水体中,仍保持高效的降解能力。该研究将金属相二硫化钼这一新兴二维材料用于电芬顿领域,实现了在近中性pH下高效、宽谱降解水中塑化剂污染物的目标,为电芬顿技术的实际应用提供了先进的阴极材料。
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