​广大Small:低浓度PMS在Fe-N3O1位点上产生活性氧助力水净化

实现高效污染物降解

​广大Small:低浓度PMS在Fe-N3O1位点上产生活性氧助力水净化
利用低浓度过氧硫酸盐(PMS)实现有机污染物氧化是过硫酸盐高级氧化工艺减少资源消耗,以及避免产生过量硫酸盐阴离子(SO42−)的关键。
基于此,广州大学胡春教授和高耀文副教授(共同通讯作者)等人报道了通过低浓度的PMS(0.2 mm)触发氮化碳上锚定的Fe-N3O1单原子位点上的溶解氧(DO)的高效转化,实现了高效的污染物降解。其中,Fe-CN0.05和少量PMS对实际厨房废水的修复和双酚A的长期降解都有效。
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本文通过DFT计算,以研究Fe-CN0.05与PMS或DO的相互作用以及电子转移过程。在Fe-N3O1结构中,PMS对单个Fe原子的吸附能大于O2,表明单原子Fe位点对PMS分子的亲和力更强。电荷密度分析表明,PMS吸附后,Fe单原子的电子密度增加了0.11 e,而O2附着在单原子Fe位点时,Fe原子失去了0.06 e的电子。相反的电子转移行为反映了PMS分子倾向于将电子传递到单个Fe原子,而氧分子倾向于从单个Fe原子位点夺取电子。
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鉴于Fe-N4配位结构中N原子被O原子取代形成Fe-N3O1构型,还构建了正常的Fe-N4结构,比较其对PMS和O2分子的可及性。在吸附PMS和O2后,Fe-N4中单个Fe原子的电子积累和电子消耗分别为0.07 e和0.03 e,分别小于Fe-N3O1,验证了Fe-N3O1原子中心与PMS或O2分子的相互作用增强。结合上述实验结果和理论计算,作者提出了低浓度PMS触发Fe-CN0.05上DO转化的机理。
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Low Concentration of Peroxymonosulfate Triggers Dissolved Oxygen Conversion over Single Atomic Fe-N3O1 Sites for Water Decontamination. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202205583.
https://doi.org/10.1002/smll.202205583.

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