全文速览磁性螺旋状纳米碳管可高效活化过硫酸盐 （PMS），依赖其催化分解产生的大量具有强氧化能力的活性物种（ROS）实现对水体中微塑料垃圾的有效降解。微塑料除被深度矿化为水和二氧化碳之外，其矿化中间产物主要为一些毒性较低的有机分子。实验证明，这些有机分子可成为藻类等水生微生物赖以生存的碳源，可谓变废为宝！
背景介绍每年超过 800 万吨的塑料制品被倾倒于水体中。在这些塑料制品中，通常把直径小于 5 mm 的部分划分为微塑料。由于微塑料较小尺寸及较差的可生化能力，常规的污水/废水处理系统很难将其高效的去除。这些未能被有效处理的微塑料流入水体后，经水生生物摄入、蓄积在体内，通过食物链传递，最终进入人类食物链。微塑料可作为载体转移和富集持久性、生物蓄积性和剧毒物质（PBTs）如重金属、内分泌干扰物（EDCs）、持久性有机污染物（POPs）。
人体和动物摄入后，会导致一些化学物质的蓄积，从而危害人体和动物的健康。同时，微塑料作为载体,可能携带外来物种及潜在细菌/病原体危害水生生态系统的稳定。此外，随着微塑料在水体中的迁移和转化，一些具有生物毒性的塑料添加剂会随之释放，形成次生污染物。目前对微塑料的研究仅限于鉴定、量化以及对生物体的潜在毒性。然而，面对高效、深度治理水体中微塑料及其相关的污染物的研究仍处于初级阶段。
研究出发点近些年，Prof. Shaobin Wang 课题组专注于利用高级氧化技术（AOPs）来实现水体中有机污染物的快速去除。尤其是针对传统金属催化剂活性低、稳定性较差、金属离子易浸出造成的二次污染问题，开发了一系列高活性、强稳定性的纳米碳质催化材料，在不引入二次污染的同时，可实现对有机物污染物的快速氧化降解。然而，相比于水溶性有机污染物，由于塑料具有较强的化学稳定性，之前催化氧化体系的处理效果甚微，而且处理后纳米尺度的催化剂难以回收再利用。 由此，我们对催化剂进行了创新：以廉价的三聚氰胺、锰盐，合成了磁性螺旋状碳纳米管，通过对锰氧化物的包覆，避免了金属离子的溶出，且使其具有磁性，提高回收效率。同时，氮原子在高温焙烧过程中原位掺杂如碳纳米管结构，使其催化和吸附效果都远超过未修饰碳管。以此材料为催化剂，并耦合水热催化活化过硫酸盐的方式，实现了对水中的微塑料高效降解，其降解率高达 50 % 以上。经过对水藻的培养试验，在降解过程中产生的有机分子不仅对水藻没有抑制作用，还成为水藻生长的碳源，使其生长速度超过在纯水里培养的水藻。
图文解析如 Scheme1 所示，我们先碳纳米管进行了合成与修饰。利用三聚氰胺作为碳/氮源，锰盐作为锰源，在高温和氮气的环境下制备了具有原位氮掺杂的磁性螺旋状碳管（Mn@CNTs）。同时，经过酸洗，去除残留在碳管表面的不稳定锰氧化物，实现碳管对锰氧化物的全包覆。此结构在催化过硫酸盐过程中既能通过金属-碳层之间的协同效应提高电子传递效率，从而提高催化能力，而且锰氧化物还可受到碳层保护，避免了其在酸性环境中的溶出。
Figure 2 展示了我们从四种品牌的洗面奶中提取出的微塑料（塑料微珠）的粒径分布及形貌特征。
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