突破高盐废水自由基淬灭瓶颈：静电屏蔽多孔钙钛矿实现污染物高效吸附-氧化

本综述系统阐述了高盐有机废水中自由基（如·OH）被Cl?等阴离子严重淬灭的难题，创新性提出通过静电排斥（-SO3?修饰）与物理吸附协同构建自由基保护微区（FRPM）的策略。研究证实三维有序大孔钙钛矿-氧化铈复合材料（A-3DLFC）能实现四环素（TC）在多种高盐环境下30分钟内完全降解（k值＞0.1664 min?1），为高级氧化工艺（AOPs）在高盐废水处理中的应用提供了突破性解决方案。

　　

Section snippets

Chemicals

实验涉及的所有化学试剂详见表S1（补充材料）。

A-3DLFC synthesis

如图1所示，首先将柠檬酸（2.10 g, 10 mmol）、六水合硝酸镧（4.33 g, 10 mmol）和九水合硝酸铁（4.04 g, 10 mmol）溶于去离子水（50 mL）。加入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球（3 g, 直径200 nm）后以300 rpm磁力搅拌，通过真空抽滤形成三维模板。经冷冻干燥和550℃煅烧后获得3DOM LaFeO₃载体。随后采用浸渍法负载CeO₂，最后通过聚（4-苯乙烯磺酸钠）（PSS）修饰引入-SO₃^?基团，形成静电屏蔽层。

Characterization

如图2a所示，A-3DLFC表面呈现均匀有序的球形孔道结构，孔径与PMMA模板（200 nm）一致，符合三维有序大孔材料特征。这种互联孔道结构不仅提供了高比表面积（78.15 m²·g^?1），还形成了纳米限域环境，显著增强污染物吸附能力。XPS谱图（图2b）证实-SO₃^?成功修饰，且Ce³⁺/Ce⁴⁺与Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原对共存，为H₂O₂活化提供多重活性位点。

Conclusions

本研究通过物理吸附与静电排斥协同策略，成功构建具有阴离子屏蔽功能的自由基保护微区（FRPM）。A-3DLFC的三维大孔结构提供78.15 m²·g^?1高比表面积，实现对有机污染物的高效富集；表面-SO₃^?基团通过静电斥力阻隔Cl^?、CO₃^2?等阴离子，保障·OH在微区内高效降解污染物。DFT计算量化证实FRPM机制，揭示Cl^?与·OH的淬灭反应能垒高达+8.19 eV，其中Cl^?吸附步骤（+7.09 eV）为限速环节。