非均相电芬顿技术旨在克服传统芬顿pH范围窄和产生铁泥的瓶颈。铁基金属有机骨架MIL-101(Fe)因其有序的孔道结构、高比表面积和丰富的Fe-O簇活性位点，成为有潜力的非均相电芬顿催化剂。然而，其自身导电性较差，限制了电子传递效率和催化性能。聚苯胺（PANI）是一种具有优异导电性的高分子，其分子链上的亚胺和胺基能够在氧化还原过程中发生可逆的掺杂/脱掺杂反应，这为促进界面电子传递提供了独特的机制。将PANI修饰在MIL-101(Fe)表面，不仅可以像导线一样连接MOF颗粒，提升整个电极的宏观导电性，更重要的是，PANI可以在Fe-O簇活性位点和电极基底之间充当“电子摆渡车”和“电子储存器”。PANI通过其共轭π电子体系，快速将电子传递给MIL-101(Fe)中的Fe³⁺位点，将其还原为活性Fe²⁺，从而极大地促进了Fe²⁺活化H₂O₂产生·OH，并实现了Fe³⁺/Fe²⁺的高效循环。同时，PANI自身也可活化H₂O₂，具有协同催化效果。

  本研究在导电碳纸上原位负载了PANI修饰的MIL-101(Fe)（PANI@MIL-101/CP），并将其作为电芬顿阴极。在优化条件下，该电极在pH 3-7的宽范围内均展现了卓越的催化活性，对水中磺胺类抗生素的降解速率极快。在连续5次循环和长达50小时的运行中，铁离子的溶出浓度始终低于0.3mg/L，几乎不产生铁泥，电极活性保持稳定，这归功于PANI的保护和电子传递作用。EPR和自由基捕获实验证实·OH是主要活性物种。该研究通过导电聚合物的界面修饰，巧妙地解决了MOF材料在电芬顿应用中导电性差和活性位点循环慢的难题，为设计高性能非均相电芬顿阴极提供了新思路。

标签: