Photoinduced acceleration of Fe3+/Fe2+ cycle in heterogeneous FeNi-MOFs to boost peroxodisulfate activation for organic pollutant degradation

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作者
Dengke Wang,Mengjuan Suo,Shiqin Lai,Lanqing Deng,Jiayi Liu,Jun Yang,Siqi Chen,Mei‐Feng Wu,Jian‐Ping Zou
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:321: 122054-122054 被引量:111
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2022.122054
摘要

The sluggish regeneration rate of Fe 2+ in Fe-based heterogeneous catalysts restricts their wider application in persulfate-based advanced oxidation process (PS-AOPs). To conquer such challenge, Fe-embedded Ni-based metal-organic frameworks (FeNi-MOFs) with heteroatomic metal nodes were prepared and employed for persulfate activation to construct highly efficient PS-AOPs. Spectral analyses and density functional theory (DFT) calculations elucidated that the ligand-to-metal charge transfer and polarization of adjacent Ni centers endowed accelerated Fe 3+ /Fe 2+ redox cycle in the resultant FeNi-MOFs under light irradiation and thus promoted the Fe 2+ recovery with Fe 3+ /Fe 2+ cycling efficiency >58%. Consequently, the FeNi-MOFs delivered remarkable performance in peroxodisulfate activation and higher specific activity than that of the control Ni-MOFs/Fe 3+ and state-of-the-art catalysts reported to date. This study provides new avenue of the accelerating Fe 3+ /Fe 2+ circulation in entirely heterogeneous systems for persulfate activation and also highlights the great potential of MOFs in design of high-performance Fe-based catalysts for PS-AOPs. Photoinduced acceleration of Fe 3+ /Fe 2+ cycle via two pathways of ligand-to-metal charge transfer and polarization of adjacent Ni centers was achieved in heterogeneous Fe-embedded Ni-based metal-organic frameworks (FeNi-MOFs). Consequently, the resultant FeNi-MOFs showed superior performance of peroxodisulfate activation for organic pollutant degradation. • A photoinduced acceleration of Fe 3+ /Fe 2+ cycle was substantially achieved in heteratomic FeNi-MOFs. • The cycling mechanism of Fe 3+ /Fe 2+ redox in FeNi-MOFs was well elucidated. • High specific activity toward organic decontamination was obtained in FeNi-MOFs/PDS system.
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