基于缺陷工程构建的高密度氧空位Co_xAl_y-LDHs材料通过可见光调控增强过氧单硫酸盐的活化性能，用于新兴污染物的降解：效果、机制与生态安全性

《Journal of Environmental Sciences》：Enhancing peroxymonosulfate activation based on defect engineering constructed high-density oxygen-vacancy Co xAl y-LDHs by visible-light regulation for emerging contaminants degradation: Efficacy, mechanisms and eco-safety

本研究开发了CoAl-LDHs-60.4%水合硫酸盐-rGO异质结催化剂，在可见光/过硫酸盐协同下实现TCPP高效降解（84.42%去除率，150 min），并验证其优异循环稳定性。XPS证实氧空位（OVS）含量提升至60.4%，增强过硫酸盐吸附活化；BET显示比表面积达438.2 m2/g，孔结构促进物质传输。DFT计算表明Type-II异质结结构（CoAl-LDH/rGO）显著提升电荷分离与光响应能力。ESR和淬灭实验确认活性物种为SO4^?·?、OH和O2。该研究通过氧空位工程与异质结构建，建立了光催化系统与过硫酸盐活化的协同机制，为TCPP等有机磷污染物治理提供新策略。

　　

叶天|陶武|段晓月|袁思艺|赵学松|任欣

吉林师范大学新兴污染物识别与控制重点实验室，中国吉林省四平市136000

摘要

有机磷阻燃剂（OPFRs）的广泛使用，如三（1-氯-2-丙基）磷酸酯（TCPP），导致了水体的污染加剧，因此需要有效的修复方法。在以往研究的基础上，我们开发了一种Co_xAl_y-LDHs-60.4%@hydroxysulfide-rGO（60.4%代表氧空位的相对浓度）异质结催化剂，该催化剂具有丰富的氧空位（O_V），能够在可见光驱动的过硫酸盐活化作用下有效降解TCPP。该系统在150分钟内实现了84.42%的TCPP去除率，并表现出优异的循环稳定性，克服了传统铁基和钛基材料的局限性。XPS分析显示，O_V含量从56%增加到60.4%，显著提高了PMS的吸附和活化性能。BET结果表明，该复合材料具有较大的表面积和发达的孔结构，提供了大量的活性位点，促进了物质传输。结合光化学实验和DFT计算表明，这种II型异质结能够实现高效的电荷转移、增强的光响应和优异的氧化还原能力。ESR和淬火测试证实，$\backslash mso\_\{4\}^\{2-\}$、\mOH^{-}和¹O_{2是驱动降解的主要活性物种。本研究通过OV工程和异质结结构的构建，成功建立了光催化与过硫酸盐活化之间的协同作用途径，为光催化系统与PMS联合降解TCPP提供了新的见解。}

部分内容摘要

引言

由于全球对卤化阻燃剂使用的限制，有机磷阻燃剂（OPFRs）在建筑材料、纺织品、化工和电解行业得到了广泛应用。这得益于它们高效的阻燃性能、优异的增塑效果以及无卤或低卤的优势。因此，OPFRs不仅作为阻燃剂，还用作润滑剂、增塑剂和消泡剂（Tian等人，2023年；Xu等人）

化学品和试剂

本研究使用的所有化学试剂详见附录A Text S1。

催化剂的制备

在本研究中，采用水热法结合原位刻蚀技术制备了CAL@CoS_x-rGO复合催化剂。首先，精确称量Co(NO₃)₂·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、Co(NH₂)₂和NH₄F，然后将其转入反应容器中。混合物经过水热处理后生成CAL。随后，将适量的CAL分散在0.2 mol/L的Na₂

催化剂的SEM分析

利用SEM、EDS和HRTEM系统地分析了催化剂的形态、组成和微观结构。纯CAL具有明确的三维纳米花状结构（图1b-c）。经过硫化钠刻蚀后（见图1d-e），CAL@CoS_x形成了尺寸为数十纳米的三维空心球形结构，这种空心结构由超薄纳米片层包裹。这种结构类似于

结论

本研究创新性地研究了钴基氢氧化物与碳基复合催化剂结合用于OPFRs降解的性能，打破了长期以来对铁基和钛基光催化剂的依赖。实验结果表明，该催化剂在Vis/PMS体系下150分钟内实现了84.42%的TCPP去除率。这一现象可归因于使用Na₂S进行的原位刻蚀过程，该过程增强了

CRediT作者贡献声明

叶天：撰写初稿、方法论设计、概念构建。陶武：数据可视化、实验设计、监督。段晓月：软件开发、资源管理。袁思艺：软件开发、实验设计、监督。赵学松：撰写与编辑、实验设计、方法论构建、资源管理、数据分析。任欣：撰写与编辑、实验设计、软件开发、项目监督。

数据可用性：数据可应要求提供。

CRediT作者贡献声明

叶天：撰写初稿、方法论设计、概念构建。陶武：实验设计、数据管理。段晓月：软件开发、资源管理。袁思艺：撰写与编辑、实验设计、监督。赵学松：撰写与编辑、资源管理、方法论构建、数据分析。任欣：撰写与编辑、项目监督、实验设计。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：52270038）和国家自然科学基金一般项目（编号：52570038）的支持。