近期，衢州学院余建刚副教授团队以纤维素纳米纤丝（CNF）和过渡金属（Cu和Ni）为基质和掺杂剂，可控合成了具有可调可见光光催化性能的ZnO@CNF纳米复合材料。所有样品均通过傅立叶变换红外光谱、Brunauer-Emmett-Teller、X射线衍射、扫描电子显微镜-能量色散光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射和光电流响应进行了详细表征。通过控制ZnO负载比，制备了多种形态的纳米ZnO粒子，包括片状、纳米棒状、球形和星形。制备的ZnO@CNF纳米复合材料在可见光照射下对甲基橙的光催化降解效果显著。在蓝光（λmax=450nm，50W）照射下，片状ZnO_0.6@CNF对甲基橙的光降解率最高（53.1%）。此外，当掺杂有过渡金属时，Cu或/和Ni-ZnO_0.6@CNF表现出比原始ZnO_0.6@CNF更高的光催化效率。在蓝光照射下，优选样品Cu/Ni-ZnO_0.6@CNF纳米复合材料对甲基橙（96.6%）、盐酸四环素（96.6%）、罗丹明B（99.0%）、4-硝基苯酚（94.7%）、溴甲酚绿（92.9%）、溴百里酚蓝（88.3%）、亚甲基蓝（87.7%）、2-氯苯酚（27.5%）、苯胺（19.5%）等多种废水污染物的降解率均有所提高，可再利用率达10倍以上。总体而言，该研究为合成高效的ZnO@CNF光催化剂用于可见光照射下降解废水污染物提供了新的视角。

图1.（a）ZnO0.2@CNF、（b）ZnO0.3@CNF、（c）ZnO0.4@CNF、（d）ZnO0.5@CNF、（e）ZnO0.6@CNF和（f）ZnO0.7@CNF的SEM图像。

图2.具有不同ZnO形态的ZnO@CNF纳米复合材料降解MO的光催化性能。反应条件：60mg催化剂，10ml MO水溶液（13ppm），用波长中心为450nm的LED灯光源照射7h。

图3.（a）在蓝光照射下，原始和掺杂的ZnO0.6@CNF纳米复合材料光催化降解MO与照射时间的关系，以及（b）蓝光照射下光催化降解MO的相应反应动力学。

图4.（a）不同催化剂用量下的光催化效率以及（b）不同组成和光源下MO的去除率。

图5.（a）蓝光照射下MO降解的回收实验和（b）光催化试验前后Cu/Ni-ZnO0.6@CNF纳米复合材料的XRD图谱。

图6.（a）各种污染物的光催化降解，（b）Cu/Ni-ZnO0.6@CNF对布洛芬（250ppm，1h）的吸附（UV曲线），（c）Cu/Ni-ZnO0.6@CNF作为催化剂在蓝光照射下降解由MO和RhB组成的模拟废水（UV曲线和照片）。

图7.掺杂的ZnO_0.6@CNF纳米复合材料可见光光催化降解MO的机理示意图。

该工作以“Cu and Ni dual-doped ZnO nanostructures templated by cellulose nanofibrils with boosted visible light photocatalytic degradation of wastewater pollutants”为题发表在《Green Chemistry》（DOI:10.1039/d3gc04163h）上。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D3GC04163H