DOI: 10.1002/adsu.202200106

废水中的染料和硝基芳香族污染物因其对人类社会的巨大安全风险而备受关注。目前，纳米材料作为光催化降解催化剂已成为废水处理领域一种极具吸引力的有效材料。一方面，本研究致力于寻找具有高催化活性的纳米材料，如贵金属纳米粒子（NPs）和其他先进的功能材料（例如氧化石墨烯（GO）、MXenes、金属有机框架（MOFs）等）。另一方面，还探索了如何对现有光催化剂进行改性以增强其光催化活性。本文介绍了各种维度的光催化剂（包括贵金属纳米颗粒、纳米纤维、二维纳米片如MXenes和MOFs）。讨论了通过不同技术沉积纳米光催化剂，例如形成水凝胶结构以固定催化剂、使用静电纺丝技术处理纳米催化剂以及形成核壳结构以增强催化活性。这些技术不仅解决了纳米粒子由于其高表面能而导致的聚集问题，而且还赋予了纳米光催化剂独特的性能。本综述探讨了不同维度纳米光催化剂的合成及其在染料和硝基化合物催化降解中的应用，为纳米光催化剂的材料设计和环境修复提供了良好的指导。

图1.TiO2的光催化氧化反应机理。

图2.a）Pd/GPs的TEM图像。b）CNCC掺杂藻酸盐水凝胶的制备（80℃下羰基诱导Pd2+还原为Pd NPs），PdCl2吸附（I）以及羰基诱导还原形成Pd纳米颗粒（II）的数码照片；c）通过所制备Pd NPs@CNCC-AHB水凝胶催化剂进行MB变色的批量实验以及MB变色的连续设置。d）制备金属复合材料水凝胶和水凝胶催化还原反应的示意图；e）使用水凝胶金属纳米复合材料作为催化剂催化还原4-NP的可能机理；f）AuNPs-Gel-G的SEM图像（A-B）和XRD图谱（C）以及AgNPs-Gel-G的SEM图像（D-E）和XRD图谱（F）。（A）和（D）放大200倍，（B）和（E）放大500倍。

图3.a）CS-PdNPs和壳聚糖基复合水凝胶催化剂的氮气吸附-解吸等温线和孔径分布。b）EDA用量对速率常数和N掺杂量的影响；c）ZnO NPs和ZnO/N-GA的PL光谱。d）PAM和PAM/MXene（0.3wt%）水凝胶的FESEM图像；e）MB在PAM/MXene（0.3wt%）水凝胶上的批量吸附和电吸附动力学曲线（i），批量解吸和电解吸动力学曲线（ii），以及EFI=66.67V/m时的电吸附/解吸再循环性能测试（iii）。f）电吸附机理示意图。（i）MB在水凝胶阴极周围的累积，（ii）MB向内孔迁移，（iii）形成多分子层吸附。

图4.使用Co-CdSe@ECNFs对染料溶液进行光降解的示意图。

图5.a）当前复合纤维的制备过程示意图；b）用PVA/PAA/Fe3O4/MXene@AgNP20复合纳米纤维催化还原4-NP或2-NA。c）通过静电纺丝和热处理制备PVA/PAA/GO-COOH@AgNPs纳米复合材料的示意图；d）通过静电纺丝和热处理，以及随后1小时内用Ag纳米颗粒进行改性制备的PVA/PAA/GO-COOH纳米复合材料的SEM图像。

图6.a）PAN-OM（i）、改性PAN-OM（ii）、NZVI-PAN-OM（iii）和NZVI溶解PAN-OM（iv）的FESEM图像；b）甲基蓝（i）和亚甲蓝（ii）溶液在不同时间间隔处理后的照片。在给定时间间隔内，当存在NZVI-PAN-OM时，甲基蓝（iii）和亚甲蓝（iv）的紫外-可见光谱；c）用NZVI-PAN-OM处理的甲基蓝（i）和亚甲蓝（ii）的归一化浓度与反应时间的函数关系。d）MOFs复合水凝胶衍生核壳Fe3O4-CuO@碳中空球用于光催化氧化活化H2O2的示意图；e）H2O2用量对Fe3O4-CuOD@C（F-R）催化活性的影响；f）煅烧温度对Fe3O4-CuOD@C（F-R）催化活性的影响；（g）Fe3O4-CuOD@C（F-R）催化剂在后续反应后的可重复使用性。

图7.a）g-C3N4/TiO2纳米复合材料中的光催化作用；b）Fe3O4@SiO2@10wt%g-C3N4/TiO2的自由基清除剂试验；c）Fe3O4@SiO2@10wt%g-C3N4/TiO2的自由基清除剂试验。