近日， Biochar及Sepration and Purification Technology期刊发表了我院海陆生态与资源团队博士生景花（导师：郑道琼教授）在石莼生物炭限域合成半导体催化剂用于PFOA降解的研究进展。研究提出“海藻生物炭三维限域+Z-scheme 异质结 +多自由基协同降解”的高效矿化机制，为含氟有机物及其他持久性污染物的深度去除提供可推广的材料设计与工艺思路。

全氟辛酸（PFOA）因其极高稳定性，被称作“永远的化学品”，是全球水环境治理中最棘手的持久性有机污染物之一。针对PFOA，研究团队基于海洋大藻石莼制备了超高比表面积生物炭，先后构建了光催化纳米限域反应器以及新型 Z 型压电催化体系，提出了两条互补的绿色矿化路径，为 PFOA 治理提供了具有工程潜力的整体解决方案。

在光催化方向，团队利用石莼生物炭的超高比表面积与三维多孔结构，设计出类似“扇贝笼”的纳米反应器，将 Fe₃O₄/ZnO 异质结封装于生物炭孔道中，构建出高密度反应“暗室”。这一结构显著提高了光生电子-空穴对的分离效率，并将活性氧自由基限制在局部空间内快速反应，大幅减少扩散损失，突破了传统光催化体系中“生成快、失活也快”的瓶颈。

为突破光催化的环境依赖性，团队进一步发展了基于海藻生物炭的机械能驱动 Z 型压电催化体系 ZnO/ZnFe₂O₄@UBC，在无光条件下实现对 PFOA 的高效分解。团队通过调控 ZnO/ZnFe₂O₄ 的能带结构，使其由常规 II 型异质结成功转变为 Z-scheme 异质结。在 Z 型路径中，高能价带空穴与低能导带电子得以保留，使催化剂同时具备强氧化性与强还原性，根本上提升了活性氧的生成能力。在超声刺激下，ZnO/ZnFe₂O₄@UBC 在 4 小时内实现了 96.7%–99.7% 的 PFOA 降解效率。其无光驱动、高耐受性与复杂环境适应性，使其在深层水体、浑浊水体及实际废水处理中具有应用前景。

论文链接： 

https://doi.org/10.1007/s42773-025-00525-4

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.136548