近期，东华大学王雪芬教授利用L-苯丙氨酸提供的限制效应制备了一种花状Fe(OH)₃@Co₂(OH)₂CO₃催化剂，这有利于在Co₂(OH)₂CO₃纳米片载体上构建活性铁中心（Fe(OH)₃）的异质结构。利用构建的电子转移界面和双金属活性位点，打破了氧化还原循环的限制，并表现出高效的催化活性，最佳的Fe(OH)₃@Co₂(OH)₂CO₃催化剂对染料的降解具有相当的催化性能（18 分钟内可降解99%的亚甲基蓝和酸性橙II）。此外，所制备的催化剂可高效去除抗生素（四环素（98.9%）、诺氟沙星（92.5%）和盐酸多西环素（90.2%））。而且，纳米纤维膜（NFM）与Fe(OH)₃@Co₂(OH)₂CO₃催化剂结合制备的纳米纤维复合膜在大规模MB去除方面具有相当大的潜力（在重力作用下处理能力为238.5L/m²，渗透率为 191.8L/m²/h）和稳定性（第三次运行中的处理能力达到了182.7L/m²）。在异质催化剂上构建快速氧化还原界面的策略旨在提高催化性能，这为大规模高效去除染料和抗生素提供了一个很好的机会。

图1.LP-0和LP-40催化剂的XRD图谱。

图2.（a）LP-0、（b）LP-20、（c）LP-40、（d）LP-80和（e）LP-120催化剂的SEM图像。

图3.（a）FTIR光谱，（b）EIS奈奎斯特图，（c）N₂吸附/解吸等温线，（d）插图为LP-0和LP-40催化剂的BJH孔径分布图。

图4.LP-0和LP-40的XPS光谱：（a）Co2p高分辨率光谱和（b）Fe2p高分辨率光谱。

图5.（a）不同体系去除MB的效率和（b）k值。反应条件：[MB]=100ppm，[PMS]=750ppm，[催化剂]=200ppm，pH=7，[T]=25℃。

图6.各种因素对LP-X/PMS体系的MB去除率的影响：（a）催化剂用量；（b）PMS浓度；（c）MB浓度；（d）初始pH。反应条件：[MB]=100ppm，[T]=25℃。

图7.（a）Cl^-、H₂PO₄^-、HCO₃^-和HA对LP-40/PMS体系降解MB的影响。（b）LP-40/PMS对不同污染物的降解性能。反应条件：[NFX]、[TC]和[DH]=40ppm，[酸性橙II]和[MB]=100ppm，[PMS]=750ppm，[T]=25℃。

图8.不同水质对LP-40/PMS体系去除MB（a）和酸性橙II（b）的影响。反应条件：[催化剂]=200ppm，[染料]=100ppm，[T]=25℃。

图9.不同淬火条件对MB去除效率（a）和k值（b）的影响；DMPO-SO₄•^-和DMPO^-•OH（c）以及TEMP-¹O₂（d）的EPR光谱。ESR测试条件：[PMS]=2.5mM，[催化剂]=200ppm，[DMPO]=[TEMP]=200mM。

图10.（a）LP-40催化剂/PMS体系去除MB的机理示意图。（b）LP-40/PMS体系的TOC去除效率。

图11.MB在LP-40/PMS体系中可能的降解途径。

图12.（a）LP-40催化剂/PMS体系的可回收性和稳定性；（b）新鲜和三次循环运行后的LP-40催化剂的XRD图谱。

图13.PAN纳米纤维膜（a）以及具有50wt%（b）、60wt%（c）和70wt%（d）LP-40负载的PAN纳米纤维膜的SEM图像。

图14.（a）PAN NFM和LP-40-60 NFM的XRD图谱和（b）FTIR光谱。

图15.（a）LP-40-60 NFM/PMS体系去除MB的动态催化-过滤性能。（b）LP-40-60 NFM去除MB的稳定性。（进料MB溶液浓度：20ppm，穿透点设定为90%）。

该工作以“L-phenylalanine-assisted construction of hierarchically structured Fe(OH)3@Co2(OH)2CO3 with enhanced catalytic activities for the degradation of persistent organic pollutants”为题发表在《Journal of Cleaner Production》（DOI:10.1016/j.jclepro.2023.138220）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138220