DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.126101

碳化过程中金属纳米粒子的聚集和前驱体金属有机骨架（MOFs）结构的崩塌在很大程度上阻碍了MOFs衍生碳催化剂的催化性能。在此，研究者通过静电纺丝技术和随后的热解工艺将Fe-MIL-101固定在聚丙烯腈（PAN）纳米纤维上，得到了用于活化过氧单硫酸盐（PMS）的中空多孔一维Fe/N掺杂碳纳米纤维（Fe/NCNFs）。一维PAN通道的存在抑制了Fe-MIL-101碳化过程中金属颗粒的团聚趋势，导致纳米颗粒的均匀分散和催化活性位点的增加。所得的Fe/NCNFs-9具有独特的层次结构、较大的活性比表面积、良好分散的Fe物种和丰富的Fe-N活性位点。与PAN衍生碳（PAN-C-9）和Fe-MIL-101衍生碳（Fe-C-9）相比，Fe/NCNFs-9具有更好的催化性能。通过一系列抑制剂实验和电化学试验，在多位点Fe/NCNFs-9/PMS/BPA体系中，自由基途径对BPA的去除起主导作用，非自由基途径参与其中。出人意料的是，该策略可以成功地分散铁物种，有效减少铁的浸出。本研究为设计去除微污染物的有效MOFs衍生碳催化剂提供了一种新的方法。

图1.Fe-MIL-101@PAN（a）和Fe/NCNFs-9（b）的SEM图像。Fe/NCNFs-9的低倍放大TEM图像（c）。对于（c）的插图，比例尺为500nm。FeNCNFs-9内部Fe纳米颗粒的高分辨率TEM图像（d）和SAED（e）。Fe/NCNFs-9的HAADF-STEM（f），EDS元素映射（g）-（i），EDS光谱（j）。（f）-（i）的比例尺为500nm。

图2.（a）Fe/NCNFs-9、Fe-C-9和PAN-C-9的XRD图谱和（b）N2吸附-解吸等温线。

图3.不同反应体系中双酚A的去除效果。反应条件：[BPA]=20mg/L，[PMS]=0.2g/L（如果需要），[催化剂]=0.4g/L（如果需要），T=298K，初始pH=7.0。

图4.（a）Fe/NCNFs-9/PMS体系对不同污染物的降解效率；（b）Fe/NCNFs-9/PMS体系中BPA降解的TOC去除率。

图5.（a）连续运行并经过重新煅烧后测定FeNCNFs-9对BPA去除效率的催化活性；（b）这些催化剂在连续运行和重新煅烧后的电化学阻抗变化；（c）在300K下测得的Fe/NCNFs-9的磁滞曲线。（d）催化反应后，样品在由磁铁分离的乙醇溶液中的光学照片。

图6.（a）自由基清除剂对Fe/NCNFs-9/PMS体系中BPA降解过程的影响；（b）在Fe/NCNFs-9上活化PMS的EPR谱。反应条件：[BPA]=20mg/L，[PMS]=0.2g/L，[催化剂]=0.4g/L，T=298K，初始pH=7.0，[清除剂]=0.2M，[DMPO]=0.1M。（c）D2O和H2O对Fe/NCNFs-9/PMS体系中BPA去除效率的影响；（d）在Fe/NCNFs-9上活化PMS的EPR谱。反应条件：[BPA]=20mg/L，[PMS]=0.2g/L，[催化剂]=0.4g/L，T=298K，初始pH=7.0，[TEMP]=50mM，f=9.7692GHz。

图7.（a）在Fe/NCNFs-9/PMS体系中添加PMS或BPA之前和之后，电流-时间和（c）循环伏安响应变化。

图8.Fe/NCNFs-9/PMS/BPA中BPA降解的可能协同机制。