双酚A是废水中常见的内分泌干扰物。基于过一硫酸盐的类芬顿技术是去除这类污染物的有效手段。纳米零价铁是活化过一硫酸盐的出色催化剂，但存在易团聚和钝化的问题。多孔碳材料具有巨大的比表面积和丰富的孔道结构，对双酚A等疏水性有机物有强烈的吸附富集作用。以金属有机骨架ZIF-8为前驱体，通过在其孔道内预先吸附亚铁离子，再进行高温碳化，可以一步制备出被氮掺杂多孔碳壳层紧密包裹、高度分散的纳米零价铁复合材料。这种精巧的结构，将纳米零价铁的高催化活性与多孔碳的吸附富集功能完美地集于一身。

  制备过程中，ZIF-8首先浸泡在硫酸亚铁溶液中，使亚铁离子扩散进入其有序的微孔中。然后在惰性气体中高温碳化，ZIF-8的有机配体转化为氮掺杂的多孔碳骨架，而被限域在孔道内的亚铁离子被原位还原为纳米零价铁颗粒。透射电镜图像显示，纳米零价铁颗粒尺寸均一，被均匀地封装在多孔碳基体内部。在活化过一硫酸盐降解双酚A的实验中，该复合材料展现了极高的催化活性和稳定性，在20分钟内可将初始浓度20mg/L的双酚A近乎完全去除。其高效性主要归因于多孔碳的疏水孔道对双酚A分子的快速吸附和富集，以及氮掺杂位点和纳米零价铁对过一硫酸盐的协同活化，产生了大量的硫酸根自由基和单线态氧。

  该催化剂在连续5次循环使用中活性保持良好，铁离子的溶出浓度极低。多孔碳壳层起到了保护纳米零价铁、延缓其被水中溶解氧腐蚀钝化的作用。在含有高浓度氯离子、碳酸氢根和天然有机质的真实水体中，该催化体系仍展现出高效的降解能力，受背景干扰较小。该研究通过金属有机骨架模板法，精确构筑了吸附与催化功能一体化的复合纳米材料，为水中内分泌干扰物等新兴污染物的高效去除提供了先进的催化材料和技术方案。

标签: