头孢类抗生素是临床和畜牧养殖中使用量极大的β-内酰胺类抗生素。其生产废水和生活污水中残留的头孢分子，不仅具有选择性的杀菌活性，其完整的β-内酰胺环结构更是导致环境细菌产生耐药性的关键药效团。传统的芬顿和类芬顿体系产生的·OH虽然氧化能力强，但对所有有机物“一视同仁”地进行无差别攻击，在复杂水体基质中，大量的·OH被背景有机物消耗，导致对目标微量抗生素的降解效率低下且成本高昂。开发能够优先选择性吸附并攻击目标抗生素分子的催化剂，是解决这一痛点的前沿方向。

  本研究通过向Fe-MOF（如MIL-101(Fe)）的合成前驱体溶液中加入一元羧酸（如甲酸）作为调节剂，制备了富含缺陷的Fe-MOF（D-Fe-MOF）。甲酸的引入与有机配体（对苯二甲酸）竞争与铁簇的配位，在MOF晶体生长过程中创造了大量的配位不饱和铁位点。X射线光电子能谱和原位红外光谱证实，这些开放的Fe位点能够作为路易斯酸位点，与头孢类抗生素分子结构中的β-内酰胺环上的羰基氧和羧酸根发生特异性的配位络合作用。这使得水中的头孢分子被选择性地吸附并富集在催化剂表面。当加入H₂O₂后，MOF骨架上的Fe³⁺/Fe²⁺与配位不饱和Fe位点协同催化H₂O₂，产生的·OH在极近的距离内优先攻击已经被络合固定住的β-内酰胺环，使其迅速开环失活，丧失抗菌活性。

  实验数据有力地证明了D-Fe-MOF的这种选择性降解能力。在处理含有高浓度腐殖酸和多种共存有机物的模拟废水和实际医院出水中，D-Fe-MOF对头孢氨苄的降解速率和矿化率，均远高于无缺陷的完美Fe-MOF和传统的Fe₂O₃纳米颗粒。经处理后，出水的抗菌活性被彻底消除。该研究通过精准的缺陷工程设计，赋予了异相芬顿催化剂以“分子识别”和“优先攻击”的智能属性，为处理高背景干扰下的微量高风险抗生素废水，提供了新一代催化材料的设计范例。

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