【同济大学】Appl. Catal. B-Environ.（IF=22.1）磁场促进磁性多孔碳化树脂电催化降解废水中的四环素

同济大学化学科学与工程学院研究团队在化学领域Top期刊Applied Catalysis B: Environmental在线发表了题为“Magnetic field facilitated electrocatalytic degradation of tetracycline in wastewater by magnetic porous carbonized phthalonitrile resin”的文章，设计制备一种新型磁性多孔碳化邻苯二甲腈树脂，并探究不同磁场环境下对四环素电催化降解的影响。

研究成功合成了具有高比表面积的磁性多孔碳化邻苯二甲腈树脂，该类材料具有与贵金属相媲美的优异的电催化降解性能，且在不同退火温度下制备的材料四环素降解程度与孔隙结构密切相关。20 mg/L的四环素溶液在1.0 V偏置电压下处理2 h，对照组不同样品含量的20BPM850、40BPM850和60BPM850对四环素的降解程度分别为69.99%、63.25%和56.22%。随着磁场强度从0 mT增加至200 mT，20BPM850、40BPM850和60BPM850对四环素的降解程度达到82.57%、86.92%和72.47%，显著高于对照，磁场对电催化降解性能影响明显。将20 mg/L的四环素溶液与40BPM850在200 mT磁场环境下，置于0.6-1.2 V偏置电压下处理2 h，降解程度先增大后下降（0.6 V下45.54%，1.2 V下63.53%）。而当四环素溶液pH从3.0变化至11.0时，降解程度不断下降，且在pH5.0时，电催化降解后溶液无显著金属离子，溶液中Fe和Ba元素浓度低于0.3和0.7 mg/L，低于地表水国标限值。当四环素溶液浓度从10 mg/L提高至40 mg/L，200 mT下降解程度下降，但仍高于50%。40BPM850使用1次和重复使用10次后，对四环素的降解程度从95.15%下降至83.55%，变化程度较小，具有良好的稳定性和可重复使用性。磁性多孔碳化邻苯二甲腈树脂具有超顺磁性，随磁场强度增加，自旋极化效应增强，四环素的电催化降解提高。对照和200 mT磁场环境下样品电荷转移电阻分别为61.09 Ω和46.92 Ω，外磁场作用下电子转移动力学增强，磁流体动力学的促进作用，如洛伦兹力、开尔文力和麦克斯韦应力效应等对四环素的电催化降解既有积极作用，此外，磁场增强金属-氧（MO）物质与阳极上四环素的自旋选择性电子去除。磁场技术的应用与发展为废水中抗生素的电催化降解开辟了新的技术方向。