In⁃situ Construction of Co-MOFs/Carbon Fiber Composite Cathodes and their Efficient Degradation of Tetracycline in the Electro-Fenton System

doi:10.7503/cjcu20250118

Abstract

Abstract:

The traditional Fenton method catalyzes the H₂O₂ by Fe²⁺ to generate hydroxyl radicals （^•OH）， which can efficiently degrade antibiotic organic pollutants in water. However， its wide application is limited by the large amount of iron sludge， the difficulty of Fe²⁺ regeneration and the problems of secondary pollution. The electro-Fenton technology combines electrochemistry and the Fenton oxidation process to significantly improve the efficiency of H₂O₂ activation. The use of cobalt-based metal organic frameworks（Co-MOFs） as electric Fenton catalysts has high catalytic activity and stability， which can avoid the generation of iron sludge and achieve the purpose of efficient degradation and removal of antibiotic organic pollutants in water. In this paper， Co-MOFs nanocrystalline materials were grown in situ on carbon fiber electrodes， and heterogeneous electric Fenton systems were constructed with the composite material as the cathode and platinum sheets as the anode. By adjusting the preparation method， the type of ligand， the ratio of ligand to metal， the calcination temperature， the system voltage， and the amount of H₂O₂ added， the optimal preparation conditions were explored： under the hydrothermal condition， Co-MOFs were synthesized by 1∶1 coordination of terephthalic acid and cobalt salt， which were grown in situ on a carbon fiber substrate， and calcined and activated under 100 ℃ in air. The optimal reaction conditions are： the voltage was -0.8 V and the H₂O₂ addition was 60 μL， and the degradation effect of tetracycline was 91% in 90 min.

Key words: Fenton reaction, Electrocatalysis, Metal organic framework compound, Antibiotic

CLC Number:

O643.3

TrendMD:

QIN Caiyi, LI Juan, LI Ying, ZHANG Jiuwen, LONG Hanyi, LI Xinyu, MI Nan, LIU Jinwei, LI Hua. In⁃situ Construction of Co-MOFs/Carbon Fiber Composite Cathodes and their Efficient Degradation of Tetracycline in the Electro-Fenton System[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(8): 20250118.

Figures/Tables 7

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Catalyst	c₀/（mg·L^-1）	D（%）	Time/min	UCDE/（%·L·mg^-1）	Ref.
Fe₃O₄@CF	20	96.70	90	4.825	［34］
CoN₃O	20	94.90	120	4.745	［35］
MoO₃⁃Cu₂O/CN	10	97.75	150	9.775	［36］
Co⁃MOFs@CF	10	91.00	90	9.100	This work

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Co⁃MOFs@CF	10	91.00	90	9.100	This work