PEG辅助溶胶-凝胶法制备CuFe2O4高效活化过一硫酸盐降解盐酸四环素的研究

针对抗生素污染治理难题，研究人员通过PEG辅助溶胶-凝胶法制备磁性CuFe2O4催化剂，显著提升过一硫酸盐(PMS)活化效率，实现27分钟内盐酸四环素(TC)降解率99.6%。该研究为水环境中难降解有机污染物治理提供了高效可回收的解决方案。

　　

随着畜牧业和工业发展带来的抗生素污染日益严重，盐酸四环素(TC)等难降解有机物对生态环境构成长期威胁。传统水处理方法对这类"顽固分子"束手无策，而高级氧化工艺(AOPs)中基于硫酸根自由基(SO₄^?•)的新型技术展现出独特优势。然而均相催化剂易流失、异相催化剂效率低等问题制约着实际应用。沈阳理工大学的研究团队在《Journal of the Indian Chemical Society》发表研究，创新性地采用PEG辅助溶胶-凝胶法合成磁性CuFe₂O₄催化剂，为这一领域带来突破。

研究团队主要运用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行材料表征，通过调控催化剂投加量、PMS浓度、pH值等参数建立优化体系。特别对比了不同分子量PEG(600/4000/20000)辅助合成的催化剂性能差异。

材料制备
通过溶胶-凝胶法合成系列CuFe₂O₄催化剂，PEG的引入显著改善材料分散性。XRD证实所有样品均为纯相四方晶系结构(空间群141/amd)，PEG-20000辅助合成的CFO-20000呈现更均匀的纳米颗粒形貌。

结果与讨论
CFO-20000展现出最优催化性能：在TC浓度50 mg/L、催化剂250 mg/L、pH=8、PMS浓度1.5 mmol/L条件下，27分钟内降解率高达99.6%。其优势源于三大特性：(1)Cu⁺/Fe²⁺双金属协同作用促进PMS活化；(2)磁性特性实现快速回收；(3)PEG模板效应创造更大比表面积。

结论
该研究成功开发出具有工业化应用潜力的环境修复材料：CFO-20000催化剂兼具高效性(低温条件下活化能仅29.3 kJ/mol)、稳定性和经济性。其创新性体现在：(1)首次系统比较不同PEG分子量的辅助效果；(2)阐明Cu/Fe价态循环机制；(3)建立接近实际水体的优化参数体系。这项工作为抗生素污染治理提供了"降解-回收"一体化解决方案，对推动绿色水处理技术发展具有重要意义。