Two-dimensional manganese-iron bimetallic MOF-74 for electro-Fenton degradation of sulfamethoxazole

双金属片 降级(电信) 化学 电化学 阴极 电子转移 无机化学 催化作用 电极 化学工程 光化学 有机化学 电信 工程类 物理化学 计算机科学
作者
Danhui Wu,Tao Hua,Shuaipeng Han,Xiuquan Lan,Jianhua Cheng,Weiqiu Wen,Yongyou Hu
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier BV]
卷期号:327: 138514-138514 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2023.138514
摘要

This study reported a novel application of Mn0.67Fe0.33-MOF-74 with two-dimensional (2D) morphology grown on carbon felt as a cathode for efficiently removing antibiotic sulfamethoxazole in the heterogeneous electro-Fenton system. Characterization demonstrated the successful synthesis of bimetallic MOF-74 by a simple one-step method. Electrochemical detection showed that the second metal addition and morphological change improved the electrochemical activity of the electrode and contributed to pollutant degradation. At pH 3 and 30 mA of current, the degradation efficiency of SMX reached 96% with 12.09 mg L-1 H2O2 and 0.21 mM ·OH detected in the system after 90 min. During the reaction, electron transfer between ≡FeII/III and ≡MnII/III promoted divalent metal ions regeneration, which ensured the continuation of the Fenton reaction. Two-dimensional structures exposed more active sites favoring ·OH production. The pathway of sulfamethoxazole degradation and the reaction mechanisms were proposed based on the intermediates identification by LC-MS and radical capture results. High degradation rates were still observed in tap and river water, revealing the potential of Mn0.67Fe0.33-MOF-74@CF for practical applications. This study provides a simple MOF-based cathode synthesis method, which enhances our understanding of constructing efficient electrocatalytic cathodes based on morphological design and multi-metal strategies.
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