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针对氟喹诺酮类抗生素盐酸左氧氟沙星（LFX）污染问题，研究人员开发蛋黄壳结构 CoFe?O?@中空介孔碳球（CoFe?O?@HMCS）用于活化过一硫酸盐（PMS）。该材料吸附容量达 404.32 mg g?1，60 分钟内去除率 93.42%，揭示双路径降解机制，为水处理提供新策略。
在人类医疗与工业生产活动中，抗生素的广泛应用如同双刃剑，在守护健康的同时，也悄然埋下环境隐患。氟喹诺酮类抗生素作为临床常用的抗菌药物，其代表之一盐酸左氧氟沙星（LFX）因滥用和不完全代谢，如同无形的 “水污染物幽灵”，频繁出现在自然水体和饮用水中。这些残留的 LFX 不仅像潜伏的杀手威胁着生态系统平衡，还可能成为诱导细菌耐药性的 “幕后推手”，对人类健康构成潜在威胁。传统的吸附技术虽能将污染物富集于吸附剂表面，却如同 “中转站”，无法实现污染物的彻底矿化；而基于过一硫酸盐（PMS）的高级氧化工艺（AOPs）虽有高效降解能力，却在实际应用中面临催化剂吸附性能与稳定性的双重挑战。如何打造一种兼具强吸附与高效催化性能的材料，成为破解 LFX 水污染难题的关键钥匙。
为了攻克这一科学难题，研究人员开展了蛋黄壳结构催化剂的研发工作。他们将 CoFe?O?纳米颗粒封装于中空介孔碳球（HMCS）内，构建出 CoFe?O?@HMCS 复合材料。这项研究成果发表在《Environmental Research》上，为水污染治理领域注入了新的活力。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过水热法在乙二醇和二甘醇混合体系中制备 CoFe?O?颗粒，利用无表面活性剂共组装法在其表面构建间苯二酚 - 甲醛（RF）树脂与二氧化硅（SiO?）的交织结构，经后续处理得到 CoFe?O?@HMCS 蛋黄壳结构材料；借助吸附实验、降解动力学测试、自由基淬灭实验、电子自旋共振光谱及电化学分析等手段，系统探究材料的吸附性能与催化机制。
合成与表征
研究人员通过一系列精密的化学操作，成功制备出 CoFe?O?@HMCS。首先，在特定的混合溶液体系中，通过超声分散、磁力搅拌等操作，使各组分充分反应，经过离心、洗涤等步骤，最终得到目标产物。其制备策略通过图示（文中图 1）清晰呈现，先利用水热法形成 CoFe?O?颗粒，再通过无表面活性剂共组装法构建复合结构，最终经碳化和刻蚀工艺形成蛋黄壳结构，该结构兼具中空介孔碳球的高吸附性能与 CoFe?O?的磁催化活性。
吸附与协同降解性能
CoFe?O?@HMCS 展现出卓越的吸附能力，对 LFX 的平衡吸附量（q?）高达 404.32 mg g?1。在吸附与降解协同作用下，60 分钟内 LFX 去除率达 93.42%。与单一的 HMCS 或 CoFe?O?相比，该复合材料通过中空介孔外壳快速富集 LFX 分子，结合内部 CoFe?O?活性组分实现高效降解，显著提升催化活性。研究还考察了催化剂投加量、PMS 浓度、初始 pH 值及不同阴离子对降解过程的影响，为实际应用优化了工艺参数。
降解机制探究
通过自由基淬灭实验和电子自旋共振光谱证实，CoFe?O?@HMCS 活化 PMS 降解 LFX 的过程遵循双路径机制：既包含硫酸根自由基（SO???）和羟基自由基（?OH）参与的自由基路径，也存在直接电子转移的非自由基路径，且后者起主导作用。电化学测试进一步揭示，复合材料的高导电性和磁耦合效应促进了电子转移效率，强化了非自由基路径的降解能力。此外，研究还解析了 LFX 的潜在转化路径，为阐明降解机理提供了详细依据。
稳定性与实际应用潜力
CoFe?O?@HMCS 的蛋黄壳结构发挥了关键作用，它如同一个坚固的 “保护罩”，有效抑制了 CoFe?O?纳米颗粒的聚集，同时显著降低了 Co/Fe 离子的溶出，使催化剂在复杂反应条件下保持稳定。材料的磁性特性如同赋予其 “导航系统”，便于通过外部磁场快速分离回收，循环使用 5 次后仍能保持较高的去除效率，展现出良好的重复利用性，为实际水处理中的工业化应用奠定了基础。
这项研究成功构建了具有吸附 - 降解协同效应的蛋黄壳结构催化剂 CoFe?O?@HMCS，为高效去除水中难降解有机污染物提供了新的技术范式。其揭示的双路径降解机制拓展了 PMS 活化的理论认知，而材料的磁回收特性与稳定性能则打通了实验室成果向工程应用转化的关键环节。在全球水资源污染治理需求日益迫切的背景下，该研究成果如同划破夜空的星辰，为发展绿色高效的水处理技术照亮了前行的道路，有望在抗生素污染控制、饮用水深度净化等领域发挥重要作用，为守护水环境安全提供坚实的科技支撑。
