Co基碳材料双功能催化剂在电芬顿体系中高效降解环丙沙星

摘要

抗生素的大量使用导致了环丙沙星（CIP）及其降解中间体在环境中的累积,这对环境和人类健康都具有很大的危害.近年来,使用电芬顿技术降解CIP被认为是一种具有广阔应用前景的水污染控制方法.本文以有机金属骨架ZIF-67作为前驱体,在不同温度煅烧下合成了一系列的Co基碳材料电催化剂（Co-NC-T）,并用于CIP的降解.采用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜以及X射线衍射仪对所合成催化剂进行了表征.X射线光电子能谱结果显示,性能最佳的Co-NC-900材料含有最高比例的石墨N,这有利于O₂通过2e^?还原反应生成H₂O₂;Co的多重价态[Co（0）,Co（Ⅱ）及Co（Ⅲ）]可以促进反应过程中的H₂O₂转化为多种活性氧物种.Co-NC-900催化剂可以同时促进H₂O₂的形成和活化,这有利于CIP的降解.猝灭实验和电子自旋共振实验结果表明,体系中主要的活性氧物种依次为·O₂^?和·OH.活性氧物种可以协同参与污染物的降解,进而提高CIP的降解效果.CIP的降解性能测试结果显示,在pH=3的条件下,Co-NC-900对CIP的降解效率在120 min可以达到94.5%.

关键词

电芬顿 / 环丙沙星 / ZIF-67 / Co基碳材料 / 活性氧物种

基金资助

国家自然科学基金(批准号:22376157,22176140)资助