Pac-Man结构Cu-Fe双金属催化剂强化过氧乙酸活化：揭示硫物种在盐酸四环素降解中的关键作用

本研究发现以废弃离子交换树脂为模板合成的Pac-Man结构Cu-Fe双金属催化剂（CuFeC）能高效活化过氧乙酸（PAA），在pH 3.0-9.0范围内30分钟内对盐酸四环素（TCH）的去除率达90.2%-92.5%。树脂碳表面的还原性硫物种作为电子供体促进Cu(II)/Cu(I)和Fe(III)/Fe(II)循环，增强PAA持续活化能力。自由基淬灭实验证实R-O•、•OH和O2•-是主要活性物种。该研究为PAA高级氧化技术（AOP）领域提供了新型碳载过渡金属氧化物催化剂设计策略。

　　

^?亮点

• 基于废弃树脂成功合成Pac-Man结构CuFe₂O₄/Fe₂O₃催化剂

• 硫物种通过Cu(II)/Cu(I)和Fe(III)/Fe(II)循环增强PAA活化

• R-O•、•OH和O₂^•-是降解TCH的主要活性物种

• 阐明了TCH降解路径并评估了中间产物毒性

^?催化剂表征

通过系统分析催化剂的微观结构形态、表面元素组成和分布发现：如图1(b)所示，XRD图谱显示根据材料的衍射峰识别到CuFe₂O₄（PDF#25–0283）和Fe₂O₃（PDF#39–1346）晶面，证明合成催化剂含有CuFe₂O₄和Fe₂O₃。此外在23.5°处观察到宽泛的特征衍射峰，该峰对应树脂碳基体的无定形结构，证实金属氧化物成功负载于碳骨架。

^?结论

本研究采用废弃离子交换树脂为模板合成的CuFeC材料，通过活化PAA实现了水中TCH的高效去除。在0.13 g/L CuFeC、0.4 mM PAA、初始pH 7的条件下，30分钟内TCH去除率达92.5%。表面结合的Cu(I)和Fe(II)物种被确定为PAA活化的主要催化位点，而源自废弃树脂的还原性硫物种展现出促进金属价态循环的卓越能力，为可持续水处理技术提供了新思路。