bevictor伟德官网2023年3月10日電（通訊員 張潇源）單原子催化劑因其最大的原子利用效率和精準可控的活性中心，逐漸成為催化氧化污水深度處理領域的研究前沿，并有潛力表現出不同的反應特異性。近日，bevictor伟德官网張潇源副教授課題組在單原子催化氧化污水深度處理領域取得新進展。張潇源課題組開發了一種基于單原子鐵催化劑的臭氧催化氧化體系，其中錨定在碳骨架上的Fe-N₄位點對臭氧展現出優越的催化活性和穩定性，實現了對模式污染物草酸（OA）和對羟基苯甲酸（pHBA）的高效去除以及對垃圾滲濾液二級出水等難降解有機廢水的深度處理。

圖1 研究成果入選《環境科學與技術》（ES&T）期刊封面文章

不同于傳統自由基氧化，單原子Fe-N₄位點催化臭氧可選擇性生成吸附态原子氧（*O_ad）和單線态氧（¹O₂）等非自由基物種，同時觀察到非自由基對水中污染物的去除具有底物依賴特性：OA容易吸附到催化劑表面，從而被表面*O_ad降解，pHBA則主要被溶液中的O₃和¹O₂去除。研究采用密度泛函理論計算和分子動力學模拟從原子水平展示了*O_ad和¹O₂非自由基的演化路徑，即臭氧分子的一個端氧原子傾向于與Fe-N₄位點的中心鐵原子結合，進一步誘導靠近催化劑表面的O-O被拉長并發生斷裂，形成*O_ad和¹O₂非自由基。這項工作為臭氧催化劑的結構設計以及原子級水平理解催化臭氧産非自由基過程提供新思路和新方法。

圖2 單原子Fe-N₄位點催化臭氧選擇性誘導非自由基過程

該項研究成果以“單原子Fe-N₄位點催化臭氧選擇性誘導非自由基路徑用于污水深度淨化”（Single-Atom Fe-N₄Sites for Catalytic Ozonation to Selectively Induce a Nonradical Pathway toward Wastewater Purification）為題發表在環境領域權威期刊《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）上，并被選為當期封面（Front Cover）。

論文通訊作者為bevictor伟德官网張潇源副教授，第一作者是bevictor伟德官网2020級博士生任騰飛。論文共同作者包括bevictor伟德官网黃霞教授、2019級博士生尹夢茜、2018級博士生陳舒甯和2022屆碩士畢業生歐陽長沛。

論文鍊接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c07653