超声辅助过一硫酸盐体系中MoS2/CuS的协同催化：多类有机污染物降解的性能与机理

《Molecules》：Synergistic Catalysis over MoS2/CuS in Ultrasound-Assisted Peroxymonosulfate System: Performance and Mechanism for Degradation of Multiple Organic Contaminants

　　

摘要

以氧氟沙星（OFX）为代表的水体抗生素污染由于抗生素残留的高持久性和生物累积性，造成了严重的生态危害并威胁公众健康。传统水处理技术难以有效去除OFX，受限于去除效率低、能耗高以及运行稳定性差等问题。本文通过水热法制备了一种新型MoS₂/CuS异质结复合材料，并将其应用于超声驱动的压电催化耦合过一硫酸盐（PMS）高级氧化体系中，用于OFX废水的治理。CuS的引入有效弥补了原始MoS₂固有的缺陷，包括活性位点不足和光生载流子快速复合的问题。所构建的异质结诱导了强烈的界面内建电场，显著加速了压电电荷的迁移。光-压电协同效应进一步促进了PMS的持续活化，有利于活性氧物种（ROS）的大量生成。系统研究了关键操作参数和水中常见无机阴离子对OFX降解性能的影响。自由基捕获实验证实了催化反应过程中压电催化与PMS活化之间的协同机制。优化后的MoS₂/CuS异质结表现出优异的OFX降解效率和出色的循环稳定性。本研究为高效压电催化剂的合理设计与制备提供了可行的策略，并通过压电催化耦合PMS高级氧化技术为处理难降解抗生素废水提供了一条有前景的技术路线。