锰钴双金属磷酸氢盐-二氧化铈复合材料高效活化亚硫酸盐降解有机污染物的多金属协同机制研究

本研究创新性合成锰钴双金属磷酸氢盐-二氧化铈复合材料（MnCo(HPO4)@CeO2），通过激活CaSO3产生1O2、SO4??和O2??等活性氧物种（ROS），30分钟内实现氯喹磷酸盐（CQP）95.14%的降解率。研究揭示了CeO2负载促进Co(Ⅲ)/Co(Ⅱ)与Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅳ)氧化还原循环的协同机制，为基于亚硫酸盐的高级氧化工艺（SR-AOPs）提供了新型催化剂设计思路。

　　

Highlight

本研究开创性地通过水热-共沉淀法合成具有柱状/片状结构的锰钴双金属磷酸氢盐-二氧化铈复合材料（MnCo(HPO₄)@CeO₂），在最佳金属比例条件下实现氯喹磷酸盐（CQP）30分钟95.14%的降解效率。

Section snippets

Chemicals

实验所用化学试剂规格详见补充材料Text S1。

Synthesis of Mn_xCo_1-x(HPO₄) materials

通过调控Mn/Co摩尔比（x=0-0.75），将Mn(NO₃)₂·4H₂O与Co(NO₃)₂·6H₂O溶液与KH₂PO₄溶液进行水热反应，成功制备系列比例可调的Mn_xCo_1-x(HPO₄)材料。

Screening of the best catalyst

如图1a所示，Mn_0.25Co_0.75(HPO₄)展现最优催化性能，其与CeO₂复合后比表面积显著增加，活性位点充分暴露。

Conclusions

Mn_0.25Co_0.75(HPO₄)@CeO₂^0.3/CaSO₃体系通过Co/Mn-Ce多金属协同效应持续生成ROS，四轮循环后CQP去除率仍保持89%以上，降解产物经DFT计算证实转化为低毒小分子。