文献速递|华东理工大学ACB:CoCr-LDH中的氧空位驱动电子向PMS转移，从而实现Co(IV)=O介导的氧四环素非自由基降解

本研究通过水热还原法成功合成了富含氧空位的钴铬层状双氢氧化物（OVs-CoCr-LDH），旨在探究氧空位驱动电子向过一硫酸盐（PMS）转移的机制，并利用Co(IV)=O介导的非自由基途径实现高效降解氧四环素（OTC）。背景方面，传统高级氧化工艺在高盐度废水中面临挑战，非自由基途径因其高选择性和耐盐性受到关注。研究目的为开发一种兼具高活性、耐盐性和稳定性的催化剂，并系统阐明其电子转移机理。结果表明，OVs-CoCr-LDH/PMS体系在10分钟内实现了97.6%的OTC去除率，且在1000 mM Cl⁻/SO₄²⁻条件下抑制率不超过21%；连续流膜反应器在2400分钟内保持88.9%去除率和70.2%–79.9%的TOC矿化率。机理分析证实，非自由基途径占主导，Co(IV)=O贡献率为44.7%，其次是1O₂（33.7%）和•O₂⁻（17.1%）。密度泛函理论（DFT）计算显示氧空位作为富电子中心促进PMS吸附和直接电子转移；拉曼光谱、电化学测试及哈米特相关性分析揭示了定向电荷转移过程。生命周期评估识别出催化剂合成和PMS投加为主要环境热点。结论认为，本研究建立了空位导向非自由基氧化的综合机理-工程框架，为实际废水处理提供了理论指导。