N掺杂和空间限域效应共同驱动PMS超快活化实现恩诺沙星高效降解

本研究基于MXene的空间限域效应与N掺杂的协同作用，开发了Co-N-Ti3C2Tx催化剂，以实现超快活化过一硫酸盐（PMS）降解恩诺沙星（ENR）。背景方面，PMS基高级氧化技术虽能降解有机污染物，但均相催化剂稳定性差、易产生二次污染，而异相催化面临活化效率低、反应路径难控制等问题。研究目的在于通过N掺杂调控Co原子电子结构，结合MXene限域效应增强PMS和ENR吸附，从而提升催化效率并调控活性物种。结论表明，Co4-N0.1-Ti3C2Tx催化剂在5分钟内实现ENR完全降解，反应速率常数达1.01 min-1，且以单线态氧（1O2）为主导的非自由基路径显著增强，具有宽pH适用范围（pH 3-9）、高稳定性和矿化效率（20分钟TOC去除率70.93%）。DFT计算证实N掺杂提升PMS吸附能（从-1.32至-2.22 eV）和电子转移，最终构建高效、抗干扰的非自由基降解体系，为水处理催化材料设计提供新策略。