BIOCHAR | 多孔生物炭激活过硫酸盐降解磺胺嘧啶：内在缺陷和比表面积的关键作用

磺胺嘧啶是一种常用的难降解抗生素，它可以诱导抗生素抗性细菌和抗性基因的形成和微生物群落组成的变化，从而引起严重的人类和生态环境健康风险。因此，采取高效、绿色的方法去除水中的磺胺嘧啶迫在眉睫。

生物炭被广泛用作催化剂激活过二硫酸盐（PDS）降解有机污染物。硬模板和碱金属活化剂协同提升生物炭活化PDS能力的机制尚未清晰。此外，生物炭内在碳缺陷在PDS活化中的作用仍待探究。为了系统研究比表面积（SSA）和内在碳缺陷对生物炭活化PDS能力的影响，采用单一模板、单一活化剂、模板与活化剂组合制备了一系列生物炭催化剂，并用于激活PDS降解磺胺嘧啶。研究表明，共同添加KCl和Na₂S₂O₃制备出的生物炭（SK-C）具有最佳的催化降解性能，SK-C具有最大的表面积、最大的孔容和最大的C-sp³缺陷含量，进一步分析发现，SSA和C-sp³的含量可以定量地反映催化剂的性能。通过淬灭剂、电化学、原位红外和原位拉曼等测试结果可以证实，自由基和单线态氧未参与降解过程，从SDZ到亚稳态中间体（SK-C/PDS*）的单电子转移是SDZ降解的主要途径。此外，基于UHPLC-MS技术检测出13种降解中间产物，SDZ主要通过S-N键裂解、Smile重排、N-C键裂解和嘧啶环开环4种路径被降解， 13种中间产物的毒性均小于磺胺嘧啶。本研究首次揭示了生物炭的比表面积和内在碳缺陷与其催化降解性能的定量关系，提供了一种利用低成本硬模板和绿色致孔剂构建多孔生物炭的策略，加深了对多孔碳质材料和PDS降解体系中介导电子转移途径的认识。