ZrO2改性的MnO2催化剂用于高效激活过二硫酸盐并在宽pH范围内去除污染物

《New Journal of Chemistry》：ZrO2 modified MnO2 catalysts for efficient peroxydisulfate activation and wide pH-range pollutant removal

高效降解酸性红染料的多价锰氧化物/二氧化锆复合催化剂研究，通过氧空位调控和酸性微环境优化，实现宽pH（3-9）适应性、低锰溶出（<2%）及硫酸根自由基（SO?˙?）活性提升，TOC去除率达92.3%。

　　

在广泛的pH范围内保持污染物降解的稳定性和效率仍然是高级氧化工艺（AOPs）实际应用中的一个关键挑战。在这项研究中，通过将具有酸性活性的ZrO₂与多价MnO_x结合，开发出一种异质催化剂，以激活过硫酸盐，从而有效降解典型的染料——酸性橙II。得益于ZrO₂的两性特性，反应环境能够在不同条件下保持pH稳定，从而防止pH波动导致催化剂表面电荷状态的变化。ZrO₂/MnO₂复合材料在宽pH范围（3–9）内表现出优异的性能，并且锰的浸出率显著降低。此外，ZrO₂的存在促进了氧空位的形成，增强了锰物种的活性，进而提高了复合材料的催化性能和可重复使用性。ZrO₂提供的酸性微环境促进了硫酸根自由基（SO₄˙^?）的生成和活性，从而显著提高了总有机碳（TOC）的去除效率。这项工作提出了一种通过微环境调节实现过硫酸盐激活的pH适应性催化系统，展示了其在基于AOP的水处理实际应用中的巨大潜力。