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.

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.