界面与极化工程调控ZIF-67(Co)异质结实现非自由基PMS活化：协同生成1O2与Co(IV)=O用于高效安全水体修复

本研究针对传统过渡金属有机框架（MOFs）活化过氧单硫酸盐（PMS）过程中自由基途径选择性差、稳定性不足的问题，通过压电极化工程构建具有Co─O─Nb键的KNbO3/ZIF-67(Co)异质结（K@Z-x），成功将PMS活化路径转向非自由基机制，同步生成单线态氧（1O2）和高价钴-氧（Co(IV)═O）物种，实现了抗生素的高效降解与低环境毒性，为废水处理催化剂设计提供了新策略。

　　

通过界面与极化工程技术，研究人员构建了具有钴-铌氧键（Co─O─Nb）的KNbO₃/ZIF-67(钴)异质结材料（简称K@Z-x）。这一特殊键合环境重构了钴(II)位点的电子密度，优化了过氧单硫酸盐(PMS)的吸附构型，成功将PMS活化路径从传统的自由基路线（如羟基自由基^•OH和硫酸根自由基SO₄^•?）转向双非自由基机制——同步生成单线态氧(¹O₂)和高价钴-氧(Co(IV)═O)活性物种。

理论计算表明，异质界面处的电子离域效应显著降低了*SO₅─H形成的能垒。在可见光与超声协同辐照下，压电场增强了载流子分离，加速了钴(III)/钴(II)循环，从而持续产生Co(IV)═O。优化后的K@Z-2/PMS/可见光/超声体系可在1分钟内近乎完全降解四环素，表现出优异的选择性、稳定性和环境耐受性。

毒性评估证实该体系生态毒性低，生命周期分析进一步凸显其能耗与环境负担小的优势。该研究通过原子级配位工程调控MOFs材料，为实现选择性非自由基PMS活化提供了新思路，为复杂水体基质中抗干扰型废水预处理催化剂的设计奠定了科学基础。