纳米零价铁（nZVI）是活化过硫酸盐（PS）的常用催化剂，但其易团聚、易被空气和水氧化、以及在反应中快速钝化导致活性衰减和铁离子溶出等缺点，限制了其实际应用。将其封装在多孔的碳壳层内，是解决这些问题的有效策略。本研究以聚多巴胺（PDA）为前驱体，利用其富含氮元素和碳元素、且易于在模板表面均匀涂覆的特性，在二氧化硅纳米球模板表面聚合形成PDA壳层，通过碳化和刻蚀模板，得到了氮掺杂的空心碳球（N-CS）。随后，利用N-CS对Fe²⁺的吸附和孔道的限域效应，通过液相还原法在其空腔和介孔壳层中原位合成了nZVI纳米颗粒，形成了核（空腔）壳（N-CS）结构的nZVI@N-CS复合材料。

  该催化剂在活化PS降解苯酚的实验中，30分钟内即可将苯酚完全去除，其表观速率常数是未负载nZVI的25倍以上。其卓越的性能归因于：1）N-CS的介孔壳层像筛网一样，将苯酚分子快速富集在催化剂附近，同时防止nZVI颗粒的团聚和泄漏；2）碳球骨架中掺杂的氮原子（特别是石墨氮和吡啶氮）创造了大量的催化活性位点，能够协同nZVI活化PS，产生更多的SO₄·⁻和·OH；3）碳壳层作为保护层，极大地减缓了内部nZVI的腐蚀和钝化，使其能够长效供电子。反应过程中，铁离子的溶出浓度极低，避免了二次污染。经过8次循环使用，催化剂的活性和结构保持稳定。该研究通过精巧的空心核壳结构设计，将nZVI的保护、活化PS位点的拓展和污染物的富集三大功能有机整合于一体，为设计高性能、长寿命的类芬顿催化剂提供了新的范例。

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