Co-MOF@BiVO4/石墨毡阴极在异相电芬顿系统中高效降解抗生素的性能与机制研究

　　本研究开发了一种新型Co-MOF@BiVO4/石墨毡（CM@BVO/GF）阴极，通过构建自支撑电极结构，有效整合钴金属有机框架（Co-MOF）与石墨毡（GF），显著提升电子传输效率并抑制金属浸出，在异相电芬顿（EF）系统中实现对左氧氟沙星（LEV）的高效降解（97.8%, 60分钟），为抗生素废水处理提供了高效阴极材料设计思路。

　　

Structural characteristics

通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对不同电极及Co-MOF（CM）的形貌进行表征（图1）。原始石墨毡（GF）表面光滑且无孔隙结构（图1a），而BVO/GF表面呈现小尺寸颗粒，材料粗糙度显著增加（图1b），这可提供更多反应位点。图1c和S1显示Co-MOF具有棒状形貌。如图1d所示，Co-MOF与BiVO₄凝胶复合后形成独特的石墨化棒状结构，该结构不仅增强了电子传输能力，还有效抑制了金属活性组分的流失。

Conclusions

本研究成功开发了新型CM@BVO/GF阴极，用于异相电芬顿（EF）系统高效降解抗生素。实验结果表明，该阴极凭借Co-MOF与石墨毡的协同作用显著提升电子传输效率，其石墨化棒状结构有效防止金属流失，使电极在多次循环使用中保持稳定性能。羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O₂^?）被证实为降解过程中的主要活性物种。基于中间产物分析，提出了LEV的可能降解路径，为抗生素废水处理提供了高效稳定的阴极材料设计策略。