"高温碳热冲击一步法构建双核壳结构Fe0@Fe3C@石墨烯：高效稳定类芬顿催化剂降解有机污染物的创新研究"

为解决铁碳材料制备工艺复杂和铁中心易失活的问题，研究人员开发了高温碳热冲击(CTS)技术，一步合成具有双核壳结构的Fe0@Fe3C@Graphite催化剂(Fe-CTS-3000)。该材料通过纳米零价铁(nZVI)核与缺陷石墨烯壳的协同作用，在H2O2体系中实现99%四环素(TC)降解率，并揭示自由基(•OH/•O2-)与非自由基(1O2/电子转移)双通路机制，为生物质转化制备高效环境催化剂提供新思路。

　　

这项突破性研究采用高温碳热冲击(CTS)技术，像"分子锻造"般精准构建出独特的双核壳结构催化剂。在3000℃的瞬时高温下，纳米零价铁(nZVI)核心被完整的碳化铁(Fe₃C)中间层包裹，外层则形成布满缺陷的石墨烯铠甲。这种"三明治"结构展现出惊人的协同效应：外层石墨烯像海绵般高效吸附四环素(TC)分子，内部的nZVI核心则像微型反应器，持续激活过氧化氢(H₂O₂)产生攻击性自由基(•OH和•O₂^-)。更有趣的是，中层的Fe₃C不仅像电路板般加速电子传输，还像防弹衣般保护铁核免遭腐蚀。实验数据显示，这种"三位一体"的结构使得四环素降解率高达99%，矿化程度达到69.2%，连续使用5次后仍保持95.8%的活性。研究人员还发现，除了常规的自由基攻击，单线态氧(¹O₂)和直接电子转移这些"暗物质"般的非自由基途径也参与了污染物的分解。这项研究为生物质废弃物"变废为宝"提供了新思路，让农业秸秆等可再生资源华丽转身成为环境治理的利器。