土霉素是畜牧养殖领域最常见的一种四环素类抗生素。由于长期的滥用和无序排放，致使大量土霉素被检测出残留在水、土壤等介质中。环境中的土霉素虽然浓度低（ng/L-μg/L），但是生物稳定性强，常规技术手段无法实现有效去除，长期的迁移转化会存在未知的生态危害。
类芬顿氧化是一种简单高效的高级氧化技术，是当前水污染深度处理领域的研究热点。类芬顿体系产生的活性氧物种如羟基自由基（·OH）和硫酸根自由基（SO4·-）具有强的氧化还原电位，能够实现对有机污染物的高效降解乃至矿化。但由于实际水样中存在无机盐离子和天然有机物的干扰，使得·OH和SO4·-的氧化容量受到削弱，造成过氧化物使用量的增加，成本提高。近年来人们发现，1O2作为一种亲电子的非自由基，对环境基质表现出优异的抗干扰性，能够实现对含富电子基团有机污染物的选择性去除。然而在大多数类芬顿反应中1O2的产率低，贡献小。
研究人员设计并制备了一种空心无定形的钴碳化物（Co/C）催化剂，其表面分布大量含氧官能团，如羰基和羟基。通过优化钴和碳的比例得到Co/C-3材料，实现了在中性pH条件下活化H2O2对20ppm土霉素的最优降解。该催化降解体系展现了出色的重复性、稳定性及抗干扰能力。淬灭实验和EPR结果证实，由·O2-转化而来的1O2是主要的氧化物质，且体系中没有·OH出现。此外，研究人员还借助函数计算和毒理性分析对土霉素的降解途径、中间体和生态风险进行了探索。
博士研究生洪沛东为论文第一作者。上述工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、安徽省科技重大专项及中科大超算中心等项目和单位的支持。
文章链接: https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129594。
