【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學技術大學環(huán)境科學與工程系、蘇州高等研究院在單原子催化水污染控制方面取得新進展，揭示了限域單原子催化促進污染物降解的新機制，并構建了高效的限域單原子類芬頓催化體系。研究成果以“Nanoconfinement steers nonradical pathway transition in single atom Fenton-like catalysis for improving oxidant utilization”為題發(fā)表于《自然·通訊》。
 

　　單原子催化劑在類芬頓氧化體系中展現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，但污染物降解效率仍受限于反應物的界面?zhèn)髻|(zhì)速率，并且依然需要消耗大量氧化劑。研究發(fā)現(xiàn)通過構建納米限域體系可顯著提升污染物降解效率，但其具體調(diào)控機制尚不清晰，現(xiàn)有研究通常將其歸因于污染物/氧化劑的表面富集。
 

　　該研究以具有表層納米孔道的中孔硅球為載體，通過精準調(diào)控納米孔徑構建了具有不同納米限域程度的Co單原子催化體系，發(fā)現(xiàn)納米限域不僅顯著增強了反應物富集和界面?zhèn)髻|(zhì)，而且誘發(fā)了催化反應途徑由單線態(tài)氧逐漸轉變?yōu)橹苯与娮愚D移途徑，從而顯著提升了對富電子污染物的降解效率和氧化劑利用率。該研究拓展了限域催化基礎理論，為進一步推動高級氧化水處理技術及其他非均相催化技術的發(fā)展提供了指導依據(jù)。
 

圖納米限域單原子催化劑的形貌結構特征及催化反應機制
 

　　該論文第一作者為環(huán)境科學與工程系博士生孟巖、碩士生劉鈺沁和國家同步輻射實驗室王超副研究員，通訊作者為環(huán)境科學與工程系李文衛(wèi)教授和蘇州高等研究院郭智妍博士。該工作得到了國家自然科學基金項目和安徽省重點研發(fā)項目的支持。(環(huán)境科學與工程系、蘇州高等研究院、科研部)