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海大高孟春Appl. Catal. B.：N/O自摻雜生物質多孔碳陰極催化劑與CuFeO2/生物炭顆粒催化劑耦合

四環(huán)素是一種廣受歡迎的廣譜抗菌藥物，在治療藥物和畜牧業(yè)中廣泛應用，導致大量含四環(huán)素的廢水進入水環(huán)境，而殘留四環(huán)素可以誘導生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生耐藥菌和耐藥基因。四環(huán)素具有結構穩(wěn)定的其芳香環(huán)，在自然條件下難以降解，因此開發(fā)有效降解四環(huán)素的方法十分重要。

基于此，中國海洋大學高孟春教授（通訊作者）等人報道了一種使用氮/氧（N/O）生物質自摻雜多孔碳（NO/PC）陰極催化劑耦合CuFeO₂/生物炭顆粒催化劑，構建了非均相可見光驅動光-電-Fenton（H-VL-PEF）系統(tǒng)以降解四環(huán)素。

在本文中，作者評估了H-VL-PEF系統(tǒng)使用具有NO/PC催化劑的GDE陰極（NO/PC-GDE）和CuFeO₂/生物炭顆粒催化劑降解四環(huán)素的潛力。通過水熱法合成了CuFeO₂/生物炭，沒有額外的還原劑。

NO/PC是以紫花苜蓿為碳前驅體，通過熱解法制備且不使用化學試劑（如氮源、強氧化劑或濃酸）。通過各種分析方法系統(tǒng)地研究了CuFeO₂/生物炭、NO/PC和NO/PC-GDE的表征。在H-VL-PEF系統(tǒng)中研究了影響四環(huán)素降解的關鍵參數(shù)，包括CuFeO₂/生物炭負載、電流密度、初始pH值和無機陰離子。

由于NO/PC具有85.3%的H₂O₂選擇性，以NO/PC為陰極催化劑的氣體擴散電極（NO/PC-GDE）表現(xiàn)出良好的H₂O₂發(fā)電性能和穩(wěn)定性。CuFeO₂/生物炭通過靜電感應和光激發(fā)產(chǎn)生的電子促進了≡Fe³⁺/≡Fe²⁺和≡Cu²⁺/≡Cu⁺氧化還原循環(huán)，有利于HO^?/O₂^?-的形成和四環(huán)素的降解。CuFeO₂/生物炭催化劑和可見光的引入可以降低能耗，促進四環(huán)素礦化。

根據(jù)HPLC/MS鑒定的中間體推測了四環(huán)素的降解途徑。大腸桿菌生長抑制實驗和毒性預測分析表明，由于H-VL-PEF系統(tǒng)的催化降解，四環(huán)素的綜合毒性得到緩解。此外，作者進行了10次循環(huán)實驗以評估H-VL-PEF系統(tǒng)對四環(huán)素降解的穩(wěn)定性。

Coupling nitrogen/oxygen self-doped biomass porous carbon cathode catalyst with CuFeO₂/biochar particle catalyst for the heterogeneous visible-light driven photo-electro-Fenton degradation of tetracycline. Appl. Catal. B Environ., 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.121024.

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.121024.

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