MOFs基衍生多孔碳活化PMS降解甲硝唑的机制研究

为实现水体中抗生素类污染物的高效降解,本研究基于双金属MOF材料构建思路,采用一锅合成法制备了双金属掺杂CoMg-MOF-74材料,再对其高温热解形成多孔碳催化剂(Co_(x)MgO_(y)/C)。探究不同Co、Mg金属配比的Co_(x)MgO_(y)/C对过氧单硫酸盐(PMS)体系的催化能力,以及在不同水环境下甲硝唑(MNZ)降解的效果,并分析其对MNZ的降解路径。结果表明:Co_(1)(MgO)_(1)/C-PMS体系具有最优的MNZ降解能力,在室温环境下,投加5 mg的Co_(1)MgO_(1)/C,即可在30 min内实现对MNZ的完全降解。同时Co_(1)(MgO)_(1)/C-PMS体系具有较强的抗干扰能力,在较宽的pH范围内(3~9)与复杂水环境中保持了较高的MNZ降解效率。借助各种先进表征与降解实验分析可得Co_(1)MgO_(1)/C-PMS体系主要存在三种降解路径,其中单线态氧(^(1)O_(2))对MNZ的降解起主要作用,硫酸根自由基(SO_(4)·^(-))与催化剂介导的电子转移起次要作用。本研究为高性能双金属催化剂的合成提供了一种新的思路,也为水环境中MNZ的污染治理提供了科学依据。