中国农业大学新污染物团队CEJ：生物炭驱动钴铁氧体中Fe(II)/Fe(III)和Co(II)/Co(III)循环强化类芬顿催化降解抗生素

背景：抗生素污染是全球性环境问题，传统水处理工艺对诺氟沙星等抗生素去除效果有限，高级氧化技术（AOPs）因其能产生强氧化性活性氧物种而受到关注。钴铁氧体（CoFe2O4）具有催化潜力，但存在易团聚、电子传递效率不足等问题。生物炭（BC）常用作载体以提高催化剂性能，但其调控过渡金属氧化还原循环的机制尚不明确。研究目的：本研究旨在合成生物炭负载钴铁氧体（CoFe2O4-BC）复合催化剂，探究其活化过氧化氢（H2O2）和过一硫酸盐（PMS）降解诺氟沙星（NOR）的效能，并揭示生物炭作为“电子穿梭体”加速Fe(II)/Fe(III)和Co(II)/Co(III)氧化还原循环的关键机制。结论：CoFe2O4-BC复合材料在中性pH条件下对NOR表现出高效降解能力，尤其是在PMS体系中，20分钟内几乎完全去除NOR。生物炭不仅分散金属纳米颗粒，更直接参与电子传递，促进金属氧化还原循环，从而大幅提升催化效率和稳定性。降解途径分析表明，NOR主要通过哌嗪环和喹诺酮基团的转化进行，但需注意部分中间产物毒性可能更高，实际应用中需保证足够反应时间以实现深度矿化。该研究为抗生素污染治理提供了新思路。