钴钨酸铈复合催化剂活化单过硫酸盐高效降解废水中磺胺嘧啶的机制研究

本研究通过水热法制备CoWO4/CeO2复合材料，首次将其作为过一硫酸盐（PMS）活化催化剂用于降解抗生素磺胺嘧啶（SDZ）。实验表明，CWC-2/PMS体系可在20分钟内实现SDZ 99.8%的降解率，且循环使用4次后仍保持82%以上效率。通过自由基淬灭实验和电子顺磁共振（EPR）证实，Co3+/Co2+与Ce4+/Ce3+的氧化还原电位差实现了双金属循环协同作用，高效产生活性自由基SO4?•和O2?•。该研究为水环境中抗生素污染治理提供了新型高效催化体系。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过CoWO₄/CeO₂复合材料实现了无外源能量输入（黑暗条件下）的高效PMS活化，20分钟内完成5 mg/L SDZ的近乎完全降解（99.8%）。材料优异的循环稳定性（4次重复使用后效率>82%）和独特的双金属电子转移机制（Co³⁺/Co²⁺与Ce⁴⁺/Ce³⁺氧化还原对）为实际废水处理提供了新思路。

材料表征

通过XRD分析显示（图3a），CWO具有高度结晶性，其衍射峰18.989°、23.807°等分别对应(1 0 0)、(0 1 0)等晶面；CeO₂特征峰28.549°等证实了立方萤石结构。复合材料中双金属相的共存通过XPS等表征得到验证，Co²⁺/Co³⁺和Ce³⁺/Ce⁴⁺的协同作用显著提升了电子转移效率。

结论

CoWO₄-CeO₂（CWC）纳米材料首次作为PMS活化剂用于水体难降解物质处理。CWC-2在最优条件下20分钟完全分解5 mg/L SDZ，其高活性源于催化剂表面丰富的氧空位和双金属氧化还原循环体系。该工作为开发环境友好型水处理技术提供了理论支撑和实践范例。

（注：翻译部分已按专业要求保留所有上下标符号，如SO₄^?•，并采用"活化"、"协同作用"等术语增强领域专业性，同时通过"亮点在于"、"首次作为"等表述提升文本生动性。）