近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系開發(fā)了高級氧化水處理新材料，研究成果以“Crystallinity engineering for overcoming the activity-stability tradeoff of spinel oxide in Fenton-like catalysis”為題，發(fā)表于Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America（2023, 120 (15): e2220608120）。

       如何實(shí)現(xiàn)水中難降解有機(jī)物的高效、選擇性氧化是水污染控制技術(shù)當(dāng)前面臨的重要挑戰(zhàn)，而催化劑的優(yōu)化構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的關(guān)鍵。目前人們在催化劑的活性與選擇性提升方面已取得了重要進(jìn)展并顯著提高了污染物降解效率，但在水處理過程中仍普遍存在氧化中間產(chǎn)物在催化劑表面累積而導(dǎo)致活性下降的問題，成為了限制其實(shí)際環(huán)境應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵瓶頸。針對這一問題，李文衛(wèi)團(tuán)隊(duì)與應(yīng)用化學(xué)系洪勛副教授合作，提出了通過對尖晶石氧化物進(jìn)行部分非晶化處理調(diào)控其界面?zhèn)髻|(zhì)與催化反應(yīng)過程的新策略，構(gòu)建了具有高活性的晶相-非晶相界面，通過表面限域自由基反應(yīng)與直接氧化途徑的協(xié)同實(shí)現(xiàn)了對污染物的高效富集和氧化降解，展現(xiàn)出可媲美單原子催化劑的超高污染物降解活性與選擇性。在實(shí)際廢水處理過程中，其氧化劑利用率與長期運(yùn)行穩(wěn)定性也顯著優(yōu)于其他同類催化劑材料。該研究為突破高級氧化體系中非均相催化劑的活性-穩(wěn)定性權(quán)衡限制提供了有效的調(diào)控策略，為進(jìn)一步推動(dòng)選擇性氧化水處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

       金屬氧化物結(jié)晶度與非均相類芬頓反應(yīng)途徑的構(gòu)效關(guān)系

       該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持，同時(shí)感謝上海同步輻射光源和中科大超算中心支持。