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Photothermal graphene/UiO-66-NH2 fabrics for ultrafast catalytic degradation of chemical warfare agent simulants

石墨烯 光热治疗 催化作用 材料科学 氧化物 光热效应 化学工程 纳米复合材料 人体净化 纳米技术 降级(电信) 化学 废物管理 有机化学 冶金 工程类 电信 计算机科学
作者
Linna Song,Tianyu Zhao,Dongzhi Yang,Xuejiao Wang,Xinmin Hao,Yaxin Liu,Shiyi Zhang,Zhong‐Zhen Yu
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:393: 122332-122332 被引量:66
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.122332
摘要

Lightweight and wearable fabrics with rapid self-detoxification functions are highly desired to resist chemical warfare agents (CWAs). Metal organic frameworks (MOFs) with high specific surface area and customizability are singularly attractive because of their ability to effectively capture and catalytically degrade CWAs. Herein, photothermal graphene-based nanocomposite fabrics are designed by wet-spinning and chemical reduction of graphene oxide fibers followed by in situ growth of UiO-66-NH2. The flexible graphene fabrics decorated with UiO-66-NH2 nanoparticles exhibit an ultrafast photothermal catalytic decontamination of dimethyl 4-nitrophenyl phosphate (DMNP), a typical simulant of CWAs. The half-life of the degradation reaction decreases from 3.4 to 1.6 min under simulated solar light irradiation, a significant gain over the values reported in the literature. Furthermore, DMNP can be degraded in 20 min by the graphene/UiO-66-NH2 fabric, and even after 5 cycles the degradation efficiency still retains more than 92 %. More importantly, the photothermal conversion of graphene and its instantaneous heat transfer to the UiO-66-NH2 catalyst effectively accelerate the catalytic reaction kinetics, achieving the fast detoxification of DMNP. The combination of catalytic degradation of MOFs with photothermal conversion effect of graphene makes the lightweight and flexible fabrics promising for protection against CWAs and other pollutants.
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