FeO@SドープZnO。アルカリ性条件下でのofloxacinの効率的な分解のための磁性、回収可能、再利用可能なフェントン様触媒

FeO@S-doped ZnO: A magnetic, recoverable, and reusable Fenton-like catalyst for efficient degradation of ofloxacin under alkaline conditions.

• Xiang Wang
• Hang Jin
• Di Wu
• Yulun Nie
• Xike Tian
• Chao Yang
• Zhaoxin Zhou
• Yong Li

抄録

本研究では、アルカリ条件下でのofloxacin(OFX)の効率的な分解のために、外部からエネルギーを投入することなく、効率的で再利用可能な不均一系フェントン触媒FeO@SドープZnO磁性複合体を合成した。その結果、FeO@SドープZnOは120分以内にofloxacinの分解に対して優れた触媒活性を示した。0.25g/Lの触媒と5.0mL/LのHOを最適条件で使用した場合、5.2から9.0の範囲のpH値で有効であった。最適条件での触媒性能は疑似一次動力学モデルに準拠していた。アルカリ性条件下（pH8.2）での反応定数は、FeO@SドープZnO（0.0354分）がFeO@ZnO（0.0124分）の3倍であった。活性酸素種は-OHとOであり、OFXの分解では-OHが支配的であった。触媒がルイス酸として作用し、触媒表面に酸性の微小環境を形成し、フェントン反応のpH範囲をアルカリ性に広げていることが提案された。さらに、この触媒は、6サイクルの使用後も安定しており、再利用が可能であった。このフェントン様FeO@SドープZnO触媒は、反応系のpHが狭いという問題を克服し、環境への応用が期待されます。

In this study, an efficient and reusable heterogeneous Fenton catalyst FeO@S-doped ZnO magnetic composite was synthesized for the degradation of ofloxacin (OFX) under alkaline conditions without external energy input. The FeO@S-doped ZnO exhibited excellent catalytic activity toward ofloxacin degradation within 120 min. Using 0.25 g/L of catalyst and 5.0 mL/L of HO under optimized conditions, the catalyst was effective in pH values ranging from 5.2 to 9.0. The catalytic performance at optimal conditions was in accordance with a pseudo-first-order kinetics model. The reaction constant of FeO@S-doped ZnO (0.0354 min) was three times than that of FeO@ZnO (0.0124 min) under alkaline conditions (pH 8.2). The reactive oxygen species were the ·OH and O, with ·OH dominating in the degradation of OFX. It is proposed that the catalyst acts as a Lewis acid, creating an acidic microenvironment on the catalyst's surface and widening the pH range of the Fenton reaction to alkaline conditions. Additionally, the catalyst was stable and reusable after six cycles of use. The Fenton-like FeO@S-doped ZnO catalyst overcomes the problem of the narrow pH of the reaction system, thus providing promising environmental applications.

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