羰基诱导CoxSy中钴(III)还原至钴(II)实现硫酸根主导的过一硫酸盐活化及抗生素高效降解

本研究针对钴硫化物(CoxSy)活化过一硫酸盐(PMS)过程中硫酸根(SO4˙?)生成量低、PMS分解效率不足及抗生素矿化率有限等关键问题，通过羰基配位与缺陷工程策略，成功构建褐煤活性焦负载钴硫化物(LAC@CoxSy–V)体系，实现钴离子价态调控与自由基生成路径优化，为高级氧化技术在水处理中的应用提供新思路。

　　

钴硫化物(Co_xS_y)在过一硫酸盐(PMS)活化领域具有潜力，但其实际应用面临硫酸根(SO₄˙^?)产率低、PMS分解效率不足及抗生素矿化能力有限等挑战。本研究通过羰基(C[双键]O)与钴的配位作用稳定低价钴物种，并利用缺陷工程增强电子转移，成功合成褐煤活性焦负载的钴硫化物材料(LAC@Co_xS_y–V)。该材料几乎完全转化为低价钴(Co²⁺)且富含硫空位。与Co_xS_y/PMS体系相比，LAC@Co_xS_y–V/PMS体系对磺胺甲噁唑(SMX)的降解速率常数(K_obs)提升18倍，矿化效率提高2倍。机制研究表明，材料表面的钴-羰基配位促使羰基中电负性氧向Co³⁺转移电子，实现其还原为Co²⁺。硫空位进一步增加低价钴比例，促进PMS活化生成SO₄˙^?作为主要活性氧物种(ROS)，同时空位效应协同促进单线态氧(¹O₂)生成，共同强化SMX降解。该体系在基质干扰测试、循环稳定性评估及模拟医疗废水处理的连续流固定床实验中均表现出良好适用性，为通过缺陷与配体工程策略开发高效PMS-AOPs技术提供了重要参考。