多孔石墨化碳负载CoOOH高效活化过一硫酸盐降解挥发性有机物：自由基与非自由基协同机制

　　为解决传统VOCs处理技术效率低、催化剂稳定性差等问题，研究人员开发了多孔石墨化碳(PGC)负载CoOOH纳米片的新型催化剂，通过活化过一硫酸盐(PMS)实现气相甲苯高效降解（89%去除率），揭示了1 O2 和O2 •? 主导的协同氧化路径，为湿法洗涤耦合高级氧化工艺(AOPs)提供新策略。

　　

随着工业化和城市化进程加速，挥发性有机物(VOCs)污染已成为全球性环境难题。其中，甲苯作为油漆、清洁剂等工业产品的常用溶剂，不仅造成大气污染，长期暴露还会导致神经损伤和肝肾疾病。传统处理技术如吸附法效率有限，催化氧化又面临催化剂易失活、pH适应性差等瓶颈。为此，一项发表在《Journal of Colloid and Interface Science》的研究提出创新解决方案——通过多孔石墨化碳(PGC)负载羟基氧化钴(CoOOH)纳米片，构建高效过一硫酸盐(PMS)活化体系，实现气相甲苯的持续高效降解。

研究团队采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)证实了CoOOH纳米片在PGC表面的均匀分散，比表面积提升至214 m²
/g。通过电子自旋共振(ESR)和猝灭实验，首次明确单线态氧(¹
O₂
)和超氧自由基(O₂
^•?
)是该体系的主导活性物种。密度泛函理论(DFT)计算结合气相色谱-质谱(GC-MS)分析，揭示了甲苯经由苯甲醇→苯甲醛→苯甲酸的逐步氧化路径。

材料表征
XRD显示CoOOH/PGC同时保留PGC的(002)晶面峰和CoOOH六方相特征峰。XPS证实Co²⁺
/Co³⁺
氧化还原对的协同作用，促进PMS活化过程中电子转移。

降解性能
在连续500分钟测试中，甲苯去除率稳定保持89%，显著优于纯CoOOH(62%)和PGC(35%)。体系对氯苯、三氯乙烯等其他VOCs同样展现广谱降解能力。

机制分析
ESR检测到DMPO-O₂
^•?
和TEMP-¹
O₂
特征信号，证实非自由基途径主导。PGC的导电网络加速电子传输，CoOOH层状结构提供丰富活性位点，二者协同降低反应能垒。

该研究不仅为湿法洗涤耦合高级氧化工艺(AOPs)提供了高性能催化剂设计范式，更通过多技术联用阐明了自由基/非自由基协同机制，对工业废气治理具有重要实践意义。研究还指出，未来可通过调控PGC孔隙结构进一步优化传质效率，推动该技术走向实际应用。