Sandwich-structured continuous ZIF-8/Ti3C2 MXene/ZIF-8 for efficient sterilization: Enhanced photocatalytic activity, photothermal effect, and environmental safety

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作者
Furong Xiong,Huilin Hu,Xiang Xue,Minqi Wu,Jiajie Zhou,Wang Zhang,Rui Li
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:259: 121888-121888 被引量:56
标识
DOI:10.1016/j.watres.2024.121888
摘要

The development of effective water purification systems is crucial for controlling and remediating environmental pollution, especially in terms of sterilization. Herein, we demonstrate elaborately designed composite nanosheets with a sandwich structure, composed of two-dimensional (2D) Ti3C2 MXene nanosheet core and conformal ZIF-8 ultrathin outer layers, and their potential applications in photocatalytic sterilization. The study results indicate that the conformal ZIF-8-MXene nanosheet exhibits an expanded light absorption range (826 nm), improved photothermal conversion efficiency (6.2°C s−1), and photocurrent response, thus boosting photocatalytic sterilization efficiency (6.63 log10 CFU mL−1) against Escherichia coli under simulated sunlight within 90 min. Interestingly, 2D ZIF-8 layers exhibit positive zeta potential (19 mV), good hydrophilicity (40.6°), and local photogenerated-hole accumulation, possessing efficient bacteria-trapping efficiency. Membrane filters fabricated from optimized composite nanosheets exhibit an outstanding bacteria-trapping and sterilization efficiency (almost 100%) against Escherichia coli under simulated sunlight within 30 min of the flow photocatalytic experiments. This work not only presents a rational structural design of the conformal and ultrathin anchoring of ZIF-8 onto a 2D conductive material for bacteria-trapping and sterilization, but also opens new opportunities for using metal–organic frameworks in photocatalytic disinfection of drinking water.
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