水中的抗生素污染是全球性的环境问题，即使在低浓度下也会对自然生态系统造成重大危害。目前开发了吸附、膜分离、生物降解、凝聚和高级氧化法（AOPs）等多种处理方法以消除水中的抗生素。AOPs以其非选择性降解和高实用性而受到广泛关注。与基于OH·的芬顿反应相比，过硫酸盐的AOPs具有众多优点，包括更长的半衰期、更广泛的工作pH范围和更高的氧化还原电位。因此，涉及过硫酸盐的水净化过程引起了科学家的广泛关注。

  在实际应用中，由于过一硫酸（PMS）自身分解缓慢，因此需要激活它。虽然已经建立了许多方法来激活PMS，包括紫外辐照、超声波和加热等，但金属催化剂的激活被认为是最有效的方法。Ann等人测试了许多不同的金属，确认了Co²⁺是活化PMS最有效的非贵金属。然而，钴离子必须被牢固地固定在可回收的基材上，因为未完全回收的金属离子可能会导致严重的污染。超小团簇和单原子位点催化剂等材料已被用作AOPs催化剂，以提高催化能力和原子利用效率。然而，这些高活性催化剂通常价格昂贵且制造工艺复杂，需要精确而严格的高温热解过程。同时，这些催化剂通常是微米或纳米大小，并且有聚集倾向，这会严重降低催化活性。更重要的是，催化剂的分离和回收仍然无法被解决，严重限制了它们的实际应用。因此，制备具有高比表面积、高密度催化位点、高活性和高稳定性的大尺寸（米级）催化剂仍然是一个巨大的挑战。

图3.(a) [Co(H₂O)₆]²⁺，(c) AO-Co和(e) AO-CaCo优化后的结构；(b) [Co(H₂O)₆]²⁺，(d) AO-Co 和(f) AO-CaCo的前线轨道和HOMO-LUMO gap。

图4. (a)AO-CaCo的静电势分布；(b)AO-CaCo的静电势范德华分子表面；(c) [Co(H₂O)₆]²⁺，(d) AO-Co，(e) AO-CaCo和PMS的反应中间体

  催化剂分子的表面电荷被分析以进一步确认钙离子对催化过程的促进，如图4所示。 AO-CaCo的静电势（ESP）统计表明，整个分子表面具有非常高的正电荷，对带负电的PMS离子具有强烈的吸引力。由于没有负电荷区域，最小电荷区域的反应性低，在这个过程中没有意义。最大静电势区域的细节如图4b所示。绝对最大静电势点位于Co表面，值为10.29 eV，这意味着它是活性最高的位置。这再次说明了Ca²⁺和Co²⁺之间的电荷转移。基于ESP结果，计算了反应中间体，如图4c-e所示。PMS和Co²⁺的结合具有很强的动力学驱动力，其中AO-CaCo的驱动力最显著。然而，AO-Co的ΔE大于[Co(H₂O)₆]²⁺，这可能是由于偕胺肟基团的负电荷所致。在引入Ca²⁺后，这个劣势完全被逆转。综上所述，这些结果表明，P-PCaCo改善了Co²⁺的能量水平和电荷，从而促进了PMS的结合和催化分解。由于P-PCaCo如此高的正电荷不能吸引带正电的盐酸四环素等有机污染物，因此PMS会按已经报道过的路径分解，形成各种AOPs，然后与有机污染物反应。

  通过辐射引发接枝聚合这种方法，改性了无纺布，并引入两种金属离子，从而开发了一种新型的PMS催化剂。该催化剂易于制备和回收，并表现出极高的催化性能。PE/PET无纺布基底不仅提供了稳定性、可重复使用性和高比表面积，还通过溶液中的二次空间分离增强了催化位点的原子分散度。Ca²⁺作为助催化剂，通过防止Co的聚集并增加正电静电势来协助催化过程。此外，Ca²⁺在共轭结构中充当桥梁，增强了电子迁移效率并降低了催化反应能垒。P-PCaCo催化剂在不同条件下可以在8分钟内降解TC，展示了其可靠性和多功能性。结构表征和自由基实验解释了化学结构和可能的催化过程。理论计算进一步解释了结构和高催化性能。这项研究启发了探索类似简易方法以制备高效且易得的催化剂，为构建同时具有大基底和精细结构的催化剂提供了一种新思路。

  原文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122698