In this work, a series of Fe-based metal-organic frameworks (Fe-MOFs) were synthesized and served as Fenton-like catalysts for tetracycline hydrochloride (TC–HCl) degradation. Herein, for the first time, we have demonstrated that visible light can accelerate Fe(II)/Fe(III) cycle in the photo-Fenton system based on iron-oxo (Fe-O) clusters in frameworks. Among these Fe-MOFs, MIL-101 possessed the highest activity mainly ascribed to its largest specific surface area and pore volume, and the most coordinatively unsaturated iron sites. The synergistic effect in the MIL-101/H2O2/visible light system was derived from the efficient separation and migration of photogenerated carriers. Due to the function of solid acid catalysts, MIL-101 extended effective pH range up to 10.2 and exhibited good reusability and stability. Hydroxyl radicals generated from H2O2 coordinated at iron active sites were determined as the main reactive oxidative species and acceleration of Fe(II)/Fe(III) cycle was responsible for highly effective degradation of TC–HCl.

Biochar can facilitate sulfide to reduce organic contaminants, such as tetrachloroethylene (PCE). However, the biochar interface catalytic performance in complex water matrices is rarely investigated, and the combined roles of sulfide and hydrogeochemical component in the dechlorination of PCE remains unclear. This study explore the influence of environmental parameters on PCE dechlorination by a wood-based biochar (WW800). The enhanced reductive dechlorination by WW800 was a two-site heterogeneous catalytic process in two stages: (1) adsorption and (2) reduction. In the absence of ions, the removal of PCE included both stages. Ca2+ cation bridge was important in enhancing the reducibility of –COOH on WW800 bound sulfide. The co-existence ionic conditions of six redox zones were simulated, HCO3– inhibited the binding of sulfide to WW800, and SO42− inhibited both adsorption and reduction stages. These inhibitory effects were prior to the promotion of Ca2+. The combination of multiple ions with WW800 consumed the active groups (pyridine N, C=O and O-C=O), which limited the transformation of sulfides to strong nucleophilicity. Among the single influencing factors, Ca2+, HCO3–, initial concentration of PCE and temperature were positively correlated with the removal kinetics of PCE (P<0.05). The low concentration of Fe2+ and Mn2+ in the simulated zones did not significantly promote the removal of PCE. According to the kinetic changes of dechlorination reaction, the inhibition of PCE conversion by humic acid was due to the change of sulfide species caused by pH value change. The aquifer environment with low temperature (10–15 °C) and DO (0–6.6 mg/L) had little effect on PCE dechlorination. Our results show that the hydrochemical components in aquifer enhance PCE dechlorination by biochar with different influence mechanisms, which provides theoretical guidance for application of this method in the aquifer.

This study introduces a new strategy utilizing poly(o-phenylenediamine) (POPD) to overcome the limitations of traditional solid-state Z-scheme photocatalysts. POPD was first selected for its tunability, stability, and interfacial compatibility in constructing a novel S-scheme heterojunction between twice-calcined graphite carbon nitride (CN) and zinc aluminate (ZAO). Femtosecond transient absorption spectroscopy (fs-TAS) confirmed that this design optimizes the dynamics of photogenerated charge carriers. Theoretical calculations indicated that close interface coupling through high interfacial binding with CN (-5.21 eV) and ZAO (-17.80 eV). Simultaneously, POPD facilitates the expansion and hybridization of the electronic states of ZAO/POPD/CN (ZPN), thereby optimizing the distribution of excitation energy and enhancing exciton transitions. The optimal ZPN efficiently degrades tetracycline (TC) and completely inactivates Escherichia coli (E. coli) under simulated sunlight. Systematic characterization and theoretical calculations validated the charge transfer pathways within the S-scheme heterojunction. These findings offer new insights into advancing the application of organic polymer in heterojunctions.