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Engineering of Defect-Rich Cu2WS4 Nano-homojunctions Anchored on Covalent Organic Frameworks for Enhanced Gaseous Elemental Mercury Removal

同质结 热稳定性 共价有机骨架 吸附 纳米颗粒 混合材料 纳米技术 材料科学 多金属氧酸盐 Mercury(编程语言) 化学工程 共价键 化学 兴奋剂 有机化学 催化作用 光电子学 工程类 计算机科学 程序设计语言
作者
Longlong Wang,Ke Zhang,Jiaxing Li,Xiaoran Shen,Naiqiang Yan,Huazhang Zhao,Zan Qu
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:56 (22): 16240-16248 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.est.2c04799
摘要

Fabricating two-dimensional transition-metal dichalcogenide (TMD)-based unique composites is an effective way to boost the overall physical and chemical properties, which will be helpful for the efficient and fast capture of elemental mercury (Hg0) over a wide temperature range. Herein, we constructed a defect-rich Cu2WS4 nano-homojunction decorated on covalent organic frameworks (COFs) with abundant S vacancies. Highly well-dispersed and uniform Cu2WS4 nanoparticles were immobilized on COFs strongly via an ion pre-anchored strategy, consequently exhibiting enhanced Hg0 removal performance. The saturation adsorption capacity of Cu2WS4@COF composites (21.60 mg·g-1) was 9 times larger than that of Cu2WS4 crystals, which may be ascribed to more active S sites exposed in hybrid interfaces formed in the Cu2WS4 nano-homojunction and between Cu2WS4 nanoparticles and COFs. More importantly, such hybrid materials reduced adsorption deactivation at high temperatures, having a wide operating temperature range (from 40 to 200 °C) owing to the thermostability of active S species immobilized by both physical confined and chemical interactions in COFs. Accordingly, this work not only provides an effective method to construct uniform TMD-based sorbents for mercury capture but also opens a new realm of advanced COF hybrid materials with designed functionalities.
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