水溶性盐模板辅助制备Co4N@C高效激活过一硫酸盐降解四环素及其环境毒性调控研究

来自国内的研究人员通过水溶性Na2SO4模板与尿素辅助热解法，成功构建了锚定Co4N纳米颗粒的多孔碳材料（Co4N@C）。该材料在过一硫酸盐（PMS）激活中展现卓越性能，15分钟内实现四环素（TC）降解率超90%，磁分离特性保障循环稳定性，并揭示自由基/非自由基协同降解机制，为抗生素污染治理提供新策略。

　　

这项突破性研究采用水溶性硫酸钠(Na₂SO₄)作为动态模板，通过精妙调控尿素辅助热解工艺，成功将高活性钴氮化合物(Co₄N)纳米颗粒锚定在多孔碳骨架上。制备的Co₄N@C复合材料在环境治理领域大显身手——其表面密集分布的Co₄N活性位点如同微型"分子马达"，能高效驱动过一硫酸盐(PMS)产生强氧化性活性物种。

实验数据显示，该催化剂在15分钟内即可清除90%以上的四环素(TC)污染物，其磁性内核设计让反应后的回收变得像"磁铁吸针"般简单。经过五轮循环测试，催化剂的降解效率仅出现轻微衰减，展现出优异的稳定性。通过电子顺磁共振(EPR)和淬灭实验这对"科研侦探组合"的深入探查，研究者发现降解过程中既有羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO₄^·-)等"激进分子"的参与，也存在电子直接转移的非自由基途径主导的"温和派系"。

更有价值的是，研究团队如同"环境法医"般追踪了TC降解的中间产物，绘制出三条完整的降解路径图谱。毒性评估实验带来惊喜发现：经过Co₄N@C/PMS系统处理的TC溶液，其植物毒性显著降低，这意味着该技术不仅能高效净化水体，还能降低生态风险，实现环境修复的"双赢"效果。