DIO:10.1016/j.seppur.2026.138544
近日,我校周彦波教授团队的最新研究成果发表于环境工程领域Top期刊《Separation and Purification Technology》(IF=9.0)为高效活化过一硫酸氢盐(PMS)、去除水环境中内分泌干扰物提供了新的解决方案。团队创新性地采用一步熔盐热解策略,开发出碳掺杂钴铁尖晶石催化剂FeCoOx/C-400,在典型微污染物双酚A(BPA)的降解中展现出较优性能,且在真实水体与循环使用中均保持高效水平。为热敏纸等实际场景中BPA污染的控制提供了兼具实用性与经济性的新思路。
研究背景
随着电商与外卖行业的爆发式增长,热敏纸(快递单、收银小票)的使用量呈指数级上升,其含有的内分泌干扰物BPA正以被长期忽视的方式,持续释放并累积到水环境中,对生态系统完整性与人体健康构成日益严峻的潜在威胁。基于PMS的高级氧化技术,因对有机微污染物具有高效矿化能力,被认为是解决这类问题的理想途径。然而,当前广泛研究的双金属尖晶石催化剂,仍普遍存在活性位点暴露不足、界面电子转移动力学迟缓等瓶颈,严重制约了其在实际处理效能与规模化应用。
核心亮点成果
1. 一步熔盐法,简单高效合成目标催化剂
我们开发了一步熔盐热解策略,无需复杂步骤即可原位合成碳掺杂铁钴尖晶石氧化物(FeCoOx/C)。该方法制备条件温和,产物具有丰富的氧空位和均匀的碳掺杂结构,为PMS活化提供了充足的活性位点。
2. 抗干扰能力强,催化效率较优
催化剂FeCoOx/C-400展现出卓越的环境适应性与催化性能,不仅能在7分钟内实现BPA的完全降解,更在多种复杂真实水体(雨水、湖水、热敏纸浸出液)及常见阴离子共存条件下,仍保持高效稳定的降解效果。其反应速率常数(0.423 min-1)和催化剂利用效率(ηCat. = 0.093 mmol·g-1·min-1),兼顾了反应速率和质量活性。
3. 实际应用潜力突出,显著降低生态毒性
催化剂在雨水、湖水、自来水等5种真实水体中均表现出优异的降解性能,尤其对废弃热敏纸浸出液中的BPA,15分钟即可完全去除。还通过斑马鱼胚胎毒性实验证实,经体系处理后的污染物溶液可显著降低BPA的生态毒性,为实际水环境安全修复提供了重要保障。
研究意义
本研究通过简便的熔盐策略制备了碳掺杂铁钴尖晶石催化剂,实现了对PMS的高效活化与BPA的快速降解。可为高效双金属氧化催化剂的结构设计与机理研究提供一定参考,在有机微污染水体的净化处理中展现出良好的应用潜力。
作者团队
通讯作者:周彦波教授
共同第一作者:王韵、甘德福
单位:红壤区功能生物与污染控制江西省重点实验室、生态环境部化工过程环境风险评价与控制重点实验室、含碳废弃物资源化零碳利用教育部工程中心。
周彦波教授课题组长期致力于污染物源头治理与资源化、减污降碳协同技术研究。围绕环境功能材料开发与多环芳烃、环境激素等高风险污染物的吸附、分离及净化过程开展工作,同时研究污染场地修复与烟气CO2固碳协同机制。主持国家自然科学基金等20余项国家/省部级项目。发表论文140余篇、ESI高被引论文20余篇,
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