抗生素的广泛使用对自然界水体环境造成了严重影响，进而危害着人类健康。过硫酸盐高级氧化技术因其氧化能力强，活化方式简单和溶液pH值适用范围广等优点在水污染防治领域显示了极佳的应用前景，设计合成高效、稳定的活化过硫酸盐催化剂尤为重要。
近期，化学与环境工程学院柴波教授（入选2022年度全球前2%顶尖科学家榜单）研究组在工程学科国际顶尖期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，IF=16.744）上发表了题为“Built-in electric field mediated peroxymonosulfate activation over biochar supported-Co3O4catalyst for tetracycline hydrochloride degradation”的研究论文，论文第一作者是硕士研究生熊明慧。该研究组聚焦农业废弃物资源的化学化工利用与转化，以油菜秸秆为原料制备了生物炭（BC）负载超细纳米Co3O4复合催化剂，将其应用于活化过一硫酸盐（PMS）降解盐酸四环素（TC）抗生素的研究，结合密度泛函理论（DFT）计算提出了内建电场（BIEF）驱动的催化降解机制。其主要结论有：（1）最优比例的 Co3O4/BC复合催化剂可以在20 min内达到90%降解率，生物炭不仅能够作为载体显著抑制Co3O4纳米颗粒的团聚，提高催化剂的稳定性，而且自身也能活化PMS来协同增强催化降解性能；（2）在Co3O4/BC/PMS体系中，自由基途径和非自由基途径协同促进了TC的降解，并且单线态氧（1O2）和直接电子转移介导的非自由基机制起主导作用；（3）DFT计算表明，由于功函数的不同，在复合催化剂界面处形成了一个由BC指向Co3O4的BIEF，这是加速电子转移和提高催化降解性能的内在驱动力。该研究拓展了农业秸秆资源的高值化利用方式，实现了“以废治废”的双赢策略。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136589
