《Journal of Hazardous Materials Advances》：Constructing 1,2,4-Triazole Based Porphyrin Photocatalyst for Efficient Degradation of Rhodamine B
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日益增加的合成染料排放对水生系统构成了严重威胁，由于其毒性及对传统处理方法的抗性，开发高效、无金属且可持续的光催化剂极具需求。在此背景下，研究人员通过三唑离子液体与吡咯在冰醋酸存在下回流反应，成功合成了一种新型基于1,2,4-三唑的磺酸功能化卟啉（TBSAFP
日益增加的合成染料排放对水生系统构成了严重威胁，由于其毒性及对传统处理方法的抗性，开发高效、无金属且可持续的光催化剂极具需求。在此背景下，研究人员通过三唑离子液体与吡咯在冰醋酸存在下回流反应，成功合成了一种新型基于1,2,4-三唑的磺酸功能化卟啉（TBSAFPc）。所制备的TBSAFPc经1H NMR、13C NMR、粉末X射线衍射（PXRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）等技术确认。Hammett酸度及能带隙（漫反射光谱，DRS）由紫外可见分光光度计测定，比表面积通过BET法测定。研究人员在环境条件下，于自制光反应室中利用低功率5 W LED光源照射，考察了TBSAFPc对罗丹明B（RhB）的光降解性能。在优化条件下，该催化剂对10 ppm RhB溶液表现出97%的优异光降解效率，且不添加任何助剂。清除剂实验证实了导致降解的活性物种的形成。紫外可见分析、中间体FT-IR鉴定及总有机碳（TOC）显著降低至82.92%，进一步支持了降解过程。基于实验结果提出了合理的光催化机理。重要的是，异相TBSAFPc催化剂表现出良好的稳定性和可循环性，经5次连续运行后通过1H NMR和FT-IR分析证实其结构保持完好。此外，在优化条件下，大规模降解（250 mL）实现了84.26%的降解效率，突显了其在实际废水处理应用中的潜力。
论文解读：基于1,2,4-三唑的磺酸功能化卟啉光催化剂的构建及其对罗丹明B的高效降解
该研究针对工业染料废水对水生生态系统造成的严重威胁，特别是罗丹明B（RhB）因其高水溶性和阳离子特性在纺织、印刷等行业广泛应用但难以降解的问题，旨在开发一种高效、低成本且环境友好的处理方法。现有光催化剂普遍存在毒性、窄能带隙、激子复合快、可见光吸收能力弱及比表面积不足等缺陷。为此，研究人员设计合成了一种基于1,2,4-三唑的磺酸功能化卟啉（TBSAFPc），并在自制光反应室中利用低功率5 W LED光源评估了其光催化性能，相关成果发表于《Journal of Hazardous Materials Advances》。
在关键技术方法方面，研究人员首先通过多步有机合成制备了TBSAFPc前体及目标产物，并利用核磁共振（NMR）、粉末X射线衍射（PXRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）及能量色散X射线光谱（EDAX）等手段对其化学结构、结晶性及形貌进行了全面表征。通过紫外可见漫反射光谱（DRS）测定了其能带隙，利用BET法分析了比表面积。光催化实验在自制光反应室中进行，通过单因素实验优化了RhB浓度、催化剂用量、pH值、时间及光源强度等参数，并利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）、总有机碳（TOC）分析仪及自由基清除实验深入探究了降解路径与机理。
研究结果显示，在材料表征方面，1H和固体13C NMR谱图证实了卟啉环的成功构建，PXRD图谱表明TBSAFPc呈非晶态且无金属杂质。Hammett酸度测定值为0.54，UV-Visible光谱显示其Soret带位于424 nm，表明其为无金属卟啉。BET分析显示其具有85.004 m2/g的比表面积和介孔特性。DRS分析计算出其能带隙仅为1.11 eV，利于可见光吸收。SEM图像显示颗粒尺寸约为2 μm，EDAX证实了C、N、O、S元素的存在。
在光催化降解RhB的优化实验中，研究人员发现RhB浓度为10 ppm、TBSAFPc用量为0.2 g/L、pH为5、光照时间为180 min及光源为5 W LED时，降解效率最高可达97.36%。动力学研究表明该过程符合准一级动力学模型，速率常数为8.60 min-1。TOC分析显示矿化率可达82.92%，GC-MS及FT-IR分析追踪到了降解过程中的中间产物，证实了RhB经历了逐步脱乙基、开环及矿化的过程。清除剂实验指出羟基自由基（•OH）是主要的活性物种。此外，该催化剂在经过5次循环使用后仍保持70%的降解活性，且结构未发生明显变化，显示出良好的稳定性。与已有文献相比，该协议在极低的催化剂负载量（0.2 g/L）和极低的能耗（5 W LED）下实现了高效的降解，处理成本显著降低。
讨论部分总结指出，TBSAFPc凭借其独特的分子结构，结合了离子液体的亲水性和卟啉的大共轭体系，有效降低了能带隙并提高了比表面积，从而在低功率可见光下实现了高效的RhB降解。该研究提出的光降解机理涉及光生电子-空穴对的分离，以及与水和氧气反应生成超氧自由基、过氧化氢及羟基自由基等活性物种，进而氧化分解RhB分子。结论部分强调，TBSAFPc作为一种无金属、异相的光催化剂，在环境条件下的实际废水处理中具有重要的应用潜力和经济可行性。
