Nano-Co3O4 was prepared by precipitation method and was successfully applied as heterogeneous catalyst to activate peroxymonosulfate (PMS) and degrade a model compound Acid Orange 7 (AO7). The catalyst exhibits spherical morphologies with minor particle agglomeration, small particle average size (20 nm) and high specific surface area (18 m2/g). The degradation kinetics of AO7 induced by nano-Co3O4/PMS system was investigated at both acidic and neutral pH conditions. The heterogeneous character of PMS activation with nano-Co3O4 is more pronounced at neutral pH as indicated by fast degradation rate of AO7 and low dissolved Co ion. The catalyst presented a long-term stability through using the catalyst for multiple runs in the degradation of AO7. The main degradation intermediates of AO7 identified by GC/MS and LC/MS were 4-hydroxybenzenesulfonic acid, 1,2-naphthalenedione, coumarin, phthalic anhydride, phthalimide and 2-formyl-benzoic acid. Proposed degradation pathways were elucidated in light of the analyzed degradation products and frontier electron density theory.

The ubiquity of fluoroquinolone antibiotics (FQs) in surface waters urges insights into their fate in the aqueous euphotic zone. In this study, eight FQs (ciprofloxacin, danofloxacin, levofloxacin, sarafloxacin, difloxacin, enrofloxacin, gatifloxacin, and balofloxacin) were exposed to simulated sunlight, and their photodegradation was observed to follow apparent first-order kinetics. Based on the determined photolytic quantum yields, solar photodegradation half-lives for the FQs in pure water and at 45 degrees N latitude were calculated to range from 1.25 min for enrofloxacin to 58.0 min for balofloxacin, suggesting that FQs would intrinsically photodegrade fast in sunlit surface waters. However, we found freshwater and seawater constituents inhibited their photodegradation. The inhibition was further explored by a central composite design using sarafloxacin and gatifloxacin as representatives. Humic acids (HA), Fe(III), NO(3)(-), and HA-Cl(-) interaction inhibited the photodegradation, as they mainly acted as radiation filters and/or scavengers for reactive oxygen species. The photodegradation product identification and ROS scavenging experiments indicated that the FQs underwent both direct photolysis and self-sensitized photo-oxidation via *OH and (1)O(2). Piperazinyl N(4)-dealkylation was primary for N(4)-alkylated FQs, whereas decarboxylation and defluorination were comparatively important for the other FQs. These results are of importance toward the goal of assessing the persistence of FQs in surface waters.

Background: Endocrine disrupting chemicals (EDCs) are xenobiotics that mimic the interaction of natural hormones and alter synthesis, transport, or metabolic pathways. The prospect of EDCs causing adverse health effects in humans and wildlife has led to the development of scientific and regulatory approaches for evaluating bioactivity. This need is being addressed using high-throughput screening (HTS) in vitro approaches and computational modeling. Objectives: In support of the Endocrine Disruptor Screening Program, the U.S. Environmental Protection Agency (EPA) led two worldwide consortiums to virtually screen chemicals for their potential estrogenic and androgenic activities. Here, we describe the Collaborative Modeling Project for Androgen Receptor Activity (CoMPARA) efforts, which follows the steps of the Collaborative Estrogen Receptor Activity Prediction Project (CERAPP). Methods: The CoMPARA list of screened chemicals built on CERAPP’s list of 32,464 chemicals to include additional chemicals of interest, as well as simulated ToxCast™ metabolites, totaling 55,450 chemical structures. Computational toxicology scientists from 25 international groups contributed 91 predictive models for binding, agonist, and antagonist activity predictions. Models were underpinned by a common training set of 1,746 chemicals compiled from a combined data set of 11 ToxCast™/Tox21 HTS in vitro assays. Results: The resulting models were evaluated using curated literature data extracted from different sources. To overcome the limitations of single-model approaches, CoMPARA predictions were combined into consensus models that provided averaged predictive accuracy of approximately 80% for the evaluation set. Discussion: The strengths and limitations of the consensus predictions were discussed with example chemicals; then, the models were implemented into the free and open-source OPERA application to enable screening of new chemicals with a defined applicability domain and accuracy assessment. This implementation was used to screen the entire EPA DSSTox database of ∼875,000 chemicals, and their predicted AR activities have been made available on the EPA CompTox Chemicals dashboard and National Toxicology Program’s Integrated Chemical Environment. https://doi.org/10.1289/EHP5580

Directional activation of oxygen-containing groups is a crucial challenge in the catalytic conversion of renewable biomass to high-value products. Herein, we fabricated uniform dispersed NiCo alloy nanoparticles by direct reduction flower-like layer double hydroxides (LDHs) precursors. The as-obtained Ni2Co1AlO exhibited outstanding yield (97.6 %) of tetrahydrofurfuryl alcohol (THFOL) in furfural hydrogenation, which is significantly superior to those of monometallic Ni-based (75 %) and Co-based (0 %) LDH catalysts and even higher than the most noble metal catalysts. The Ni2Co1AlO showed robust stability, e.g., the catalyst can be recycled up to 10 times without loss of its conversion and selectivity, which is attributed to the ultra-dispersed metal cations in layers and the confined effect of metal oxides. Characterizations and theoretical calculations demonstrate that alloying Ni with Co can downshift the d-band center of Ni in NiCo alloys, which facilitates the H* desorption to improve hydrogenation activity. The unique electronic interactions between Ni and Co facilitated the parallel adsorption of furfural while reduced the energy barriers of the furan ring hydrogenation, promoting the production of THFOL. This work provides a promising strategy of tailoring d-band center, which can shed light on the design of heterogeneous catalysts.