Magnetic cobalt ferrite (CoFe2O4) was extensively investigated for the activation of peroxymonosulfate (PMS) to generate sulfate radicals. In this study, the CoFe2O4 nanoparticles were uniformly decorated on graphene oxide (GO) nanosheet. According to the large surface area and more surface oxygen species, the CoFe2O4-GO composite exhibited much better efficiency than CoFe2O4 for the generation of sulfate radicals. The degradation of antibiotic norfloxacin (NOR) by CoFe2O4-GO coupled with PMS was comprehensively investigated. Through radical quenching study and electron paramagnetic resonance (EPR) analysis, the active radical species were elucidated. The underlying mechanism was then discussed based on the detected radicals and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) observations. It was revealed that the NOR degradation by CoFe2O4-GO system was dominated by a nonradical process rather than a radical process. The surface oxygen species at defective sites of GO played a critical role in the degradation process. Finally, the developed CoFe2O4-GO composite showed a good potential for the remediation of NOR polluted natural river/lake water.

Porous magnetic cobalt ferrite nanocrystals (CoFe2O4 NC) are synthesized via a one-step process by using bimetal-organic frameworks (Co/Fe bi-MOFs) as a template for the catalytic degradation of bisphenol A (BPA). The properties of the prepared catalyst are evidenced by a series of characterization techniques. Overall, the unique ferromagnetic nature (34.73 emu/g) make its efficient separation from the liquid phase possible. CoFe2O4 NC activates peroxymonosulfate (PMS) to degrade BPA more efficiently than hydrothermally fabricated CoFe2O4 nanoparticles. The difference in catalytic capacity is attributable to the larger specific surface area (60.4 m2 g−1) and well developed mesoporous structure (0.64 cm3 g−1) of the CoFe2O4 NC. EPR analysis demonstrate the production of HO and SO4− radicals in the CoFe2O4 NC/PMS system. The degradation process positively correlates with the increase of initial solution pH, catalysts dosage, and PMS dosage. The degradation rate of 0.112 min−1 is achieved at [PMS]/[BPA] of 10, catalyst dosage of 0.1 g L−1, temperature of 25 °C, and initial pH of 10.2 in deionized water. The existence of Cl- and HCO3−/CO32− show significant positive synergistic effects on the catalytic process. Moreover, simple thermal treatment at 400 °C for 15 min in open air fully regenerates the catalytic capacity of CoFe2O4 NC for reuse. Findings from this work shed light on the rational design of bimetallic oxide catalysts and provide new insight into the development of high-performance magnetic separable catalysts.

Developing low-cost and efficient metal-free carbon-based catalysts is of great importance but remains a challenge. In this work, rice straw derived biochar was prepared and doped with heteroatoms (N and S) for the catalytic degradation of metolachlor (MET) through activating peroxymonosulfate (PMS). Adsorption process played a critical role for the subsequent degradation process. Surface ketone C (-C = O) was the catalytic active sites for the PMS decomposition. Interestingly, N-doping positively whilst S-doping negatively influenced the MET degradation process. Through experimental investigation and theoretical calculations, N-doping was demonstrated to be beneficial for the interaction between biochar and PMS, thus accelerating the catalytic degradation process. The reactive oxidative species involved in the degradation process were explored by EPR analysis. The degradation pathways were elucidated based on the liquid chromatography time-of-flight mass (LC-TOF-MS) analysis of the degradation products. This study highlights the applications of biochar for the environmental catalysis.