在這項研究中，采用了類似于“一石二鳥”的策略，旨在實現(xiàn)高選擇性電化學檢測和光催化降解環(huán)境有害除草劑中三酮(MTN)的雙重目標。本研究利用六方氮化硼(BN)負載的鈷酸鍶鈣鈦礦納米復合材料(SrCoO
3/BN)實現(xiàn)了這一目標。新型雙功能SrCoO
3/BN納米復合材料的制備過程包括簡單的沉淀、退火處理和超聲波處理。通過各種光譜工具的應用證實了這些納米復合材料的成功形成。值得注意的是，制備的SrCoO
3/BN納米復合材料具有較低的檢測限(11 nm)、較高的靈敏度(3.782 μA μM
-1 cm
-2)、良好的選擇性和良好的穩(wěn)定性，為MTN的檢測提供了良好的平臺。同時，這些SrCoO
3/BN納米復合材料在MTN降解(99%)和完全礦化方面表現(xiàn)出優(yōu)異的可見光驅(qū)動光催化效果。研究系統(tǒng)地深入研究了操作參數(shù)，包括催化劑負載和活性氧化物質(zhì)的參與，對電催化和光催化反應的影響。從這些綜合研究中，提出了檢測和降解MTN的合理機制。發(fā)現(xiàn)為催化劑的開發(fā)鋪平了道路，為檢測和消除環(huán)境中的有毒有機化合物提供了統(tǒng)一的解決方案。
圖1. Pervoskite結構SrCoO
3、BN的合成和SrCoO
3/BN納米復合材料的制備示意圖
圖2. （i）SrCoO
3、（ii）BN和（iii）SrCoO
3/BN納米復合材料的XRD圖譜（A），以及SrCoO
3和SrCoO
3-BN納米復合物的拉曼光譜（B）。
圖3. SrCoO
3/BN納米復合材料在不同放大倍數(shù)下的（A–C）HR-TEM圖像。（D） SrCoO
3/BN納米復合材料的晶格條紋。
圖4. SrCoO
3和SrCoO
3/BN納米復合材料的UV-DRS（A）、Tauc曲線（B）和N
2吸附/解吸等溫線（C）。
圖5. Sr3d（A）、Co2p（B）、O1s（C）、B1s（D）和N1s（E）的高分辨率反褶積XPS光譜。
圖6. 不同SrCoO
3/BN滴鑄量隨GCE變化的CV響應和柱狀圖(A, B)。改性電極(SrCoO
3/GCE, BN/GCE，SrCoO
3 / BN / GCE)和未改性電極(裸GCE) MTN的存在(100μM) (C)和一個匹配的條形圖修改電極與電流(D)。CV平臺不同數(shù)量的MTZ(50 - 450μM) SrCoO
3 /BN-modified GCE (E),等效線性相關情節(jié)MTN(μM)的濃度與電流(μ)(F)。CV電流響應(G)和不同(H)掃描率的線性校準情節(jié)(mV / s)和電流(μ)的MTN(100μM) SrCoO3 / BN / GCE。在MTN (100 μM)存在的情況下，SrCoO
3/BN/GCE在不同pH值下的CV性能(I)。0.05 M)， 0.05 V/s。
圖7. 改變MTN量（0.001–2351μM）的DPV響應（A）以及MTN濃度（μM）與電流（μA）的相應線性相關性圖（B）。在100μM MTN存在下，DPV響應、選擇性（C）、儲存穩(wěn)定性（D，G）、重復性（E，H）和再現(xiàn)性（F，I）的曲線圖和條形圖。所有實驗均在PBS（pH=7.0；0.05M）中的SrCoO3/BN改性GCE中進行。
圖8. MTN存在下SrCoO
3（A）和SrCoO
3/BN納米復合材料（B）的時間依賴性紫外-可見光譜。不同實驗參數(shù)的曲線圖（C）。SrCoO
3和SrCoO
3/BN光催化下的動力學速率常數(shù)的線性圖（D）。
圖9.SrCoO
3和SrCoO
3/BN催化劑的光致發(fā)光光譜（A）和EIS（B）。
圖10. SrCoO3/BN納米復合材料用量的影響（A）?；钚晕锓N誘捕的探索（B）。SrCoO3/BN納米復合材料（C、D）的TOC和循環(huán)次數(shù)。
圖11. SrCoO
3/BN納米復合材料光降解中三酮的合理機制。
相關研究成果由延世大學Jeyaraj Vinoth Kumar和加川大學Balamurugan Muthukutty等人2023年發(fā)表在Analytical Chemistry (翻譯：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c03812)上。原文：Sense and Shoot: Unveiling the Electro-/Photocatalytic Potential of 2D White Graphene-Supported Perovskite Strontium Cobaltite from Detection to Remediation of Oxidative Stress Herbicide (Mesotrione)
轉自《石墨烯研究》公眾號
