MnFe2 O4 /MgAl-LDH复合催化剂活化高碘酸盐高效降解水中阴离子有机污染物的机制与应用

针对传统方法处理阴离子染料效率低、二次污染等问题，研究人员通过水热法制备MnFe2 O4 /MgAl-LDH复合催化剂，成功激活高碘酸盐(PI)生成O2 •- 和IO3 •自由基，实现在pH 3-9范围内高效降解甲基橙(MO)等污染物。该研究为阴离子染料废水处理提供了新型非毒性催化体系，具有重要环境应用价值。

　　

纺织工业每年排放超过7000万吨染料废水，其中阴离子染料甲基橙(MO)可引发贫血等疾病。传统处理方法存在耗时长、成本高、易产生污泥等缺陷。虽然高级氧化工艺(AOP)能有效降解污染物，但常用氧化剂如H₂
O₂
存在运输储存难题。高碘酸盐(PI)虽稳定性好，但单独使用时反应活性低。更关键的是，课题组前期发现MnFe₂
O₄
催化PI体系对阴离子染料降解效率不足。这一系列问题促使研究人员探索新型复合催化体系。

中国某高校团队在《Journal of Water Process Engineering》发表研究，通过耦合MnFe₂
O₄
与MgAl-LDH（层状双金属氢氧化物），开发出能同时实现污染物吸附与催化氧化的双功能材料。研究采用水热合成法制备复合材料，通过电子顺磁共振(ESR)和开路电位(OCP)等技术验证反应机制，结合LC-MS和DFT计算解析降解路径，最终评估了产物的生态毒性。

Preparation
通过优化MnFe₂
O₄
与LDH质量比(1:4)，获得最佳催化性能的复合材料。XRD证实成功合成尖晶石结构的MnFe₂
O₄
与层状LDH的复合相。

Determination of catalyst composition
对比实验显示，单一MnFe₂
O₄
对MO去除率仅66.1%，而复合催化剂提升至95.6%。LDH的引入使催化剂表面正电荷增加，显著增强对阴离子染料的吸附能力。

Conclusions
研究证实：1）LDH通过静电作用富集MO分子，MnFe₂
O₄
激活PI产生O₂
^•-
和IO₃
•主导降解过程；2）反应将IO₄
^-
定量转化为无毒的IO₃
^-
；3）DFT计算揭示MO的断键优先发生在偶氮键位置。该工作不仅为解决阴离子染料污染提供了新方案，其"吸附-催化协同"的设计思路对开发其他环境功能材料具有重要启示意义。

（注：全文严格依据原文内容展开，未添加非文献数据，专业术语首次出现均标注英文缩写，实验方法保留原始技术名称如ESR等，作者单位按要求处理为"中国某高校"）