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中國科大在單原子催化水污染控制技術(shù)研究方面取得新進展

研發(fā)快訊 2024年06月26日 13:36:25來源:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 15913
摘要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(yīng)物的界面?zhèn)髻|(zhì)速率,并且依然需要消耗大量氧化劑。

  【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)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(gòu)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(yīng)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(gòu)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(gòu)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(yīng)物富集和界面?zhèn)髻|(zhì),而且誘發(fā)了催化反應(yīng)途徑由單線態(tài)氧逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯与娮愚D(zhuǎn)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(chǔ)理論,為進一步推動高級氧化水處理技術(shù)及其他非均相催化技術(shù)的發(fā)展提供了指導(dǎo)依據(jù)。
 
圖納米限域單原子催化劑的形貌結(jié)構(gòu)特征及催化反應(yīng)機制
 
  該論文第一作者為環(huán)境科學(xué)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(xué)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(xué)基金項目和安徽省重點研發(fā)項目的支持。(環(huán)境科學(xué)與工程系、蘇州高等研究院、科研部)

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