在2021年9月14日，Applied Catalysis B: Environmental（IF=19.503）和Nature Communications（IF=14.919）上分别发表关于铁（Fe）单原子催化剂的最新成果。下面，对这两篇成果进行简要的介绍，以供大家学习和了解！
山大Appl. Catal. B: Environ.：去除率100%！SAFe-CN上过氧单硫酸盐的介导电子转移活化和有效去除有机污染物
单原子催化剂（SACs）具有最大的原子利用率（≈100%）和独特的金属原子位点电子结构等明显优势，受到广泛的关注。在高级氧化过程（AOP）中廉价且丰富的铁（Fe）基催化剂通常表现出自由基或高价铁物种（HV-Fe）主导的活化机制。
近日，山东大学许醒副教授和高宝玉教授（共同通讯作者）等人受到SACs催化的启发，报道了一种原子分散锚定在g-C3N4上的Fe（SAFe-CN），用于过氧硫酸盐（PMS）活化降解邻苯苯酚（OPP）。邻苯苯酚（OPP）是一种广泛使用的杀菌剂和表面消毒剂，由于其对生物体的急性和慢性毒性，因此选择OPP作为目标污染物。
研究发现，SAFe-CN的激活机制是非自由基途径。考虑到非自由基途径的发生和机理存在巨大争议，作者利用自由基猝灭试验、电化学分析、PMS分解试验和光生单线态氧系统等一系列方法对SAFe-CN的PMS活化机理进行了系统研究。通过PMS分解试验和计时变光光度法（CP）等表征发现，普通的自由基清除剂不妨碍OPP的去除，表明不存在SO4•−和•OH，排除了1O2和HV-Fe的参与，最终确定介导电子转移为主导机制。
通过理论计算工具（Bader电子分析、电子密度拉普拉斯函数和差电荷密度）阐明了SAFe在催化氧化中的本征机制线性回归分析（LRA）。利用SAFe-CN制造的水处理过滤器，在运行100 h后，其OPP去除率仍然保持在100%。这些结果为介导电子转移的机理以及非自由基主导过程在器件层面的潜在应用提供了新的见解。
Activation of Peroxymonosulfate via Mediated Electron Transfer Mechanism on Single-Atom Fe Catalyst for Effective Organic Pollutants Removal. Appl. Catal. B: Environ., 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120714.
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120714.
华中师大Nat. Commun.：相邻单原子Fe促进分子氧活化
高效的分子氧活化对于催化氧化反应至关重要，但是其高度依赖于活性位点的构建。近日，华中师范大学张礼知教授和刘晓博士（共同通讯作者）等人报道了通过锚定在MnO2上的两个相邻Fe原子组装形成一个双原子位点，也称为MnO2负载Fe二聚体，它激活分子氧以形成活性中间物种Fe(O=O)Fe，从而实现高效CO氧化。
作者通过草酸盐螯合辅助水热法将单个Fe原子锚定在MnO2（Fe/MnO2）上。对比MnO2中传统的氧空位，Fe/MnO2中两个相邻的单原子Fe位点更有利于通过形成Fe(O=O)Fe活性物种立即激活氧分子。从分子水平上看，具有端接模式的Fe(O=O)Fe活性物种中的悬垂氧原子被赋予弱键强度和电荷局部化，以比纯MnO2氧空位中的O2活化更低的活化势垒参与反应。
该工作揭示了过渡金属氧化物的分子氧活化机制，并通过单原子技术构建新的活性位点，提供了一种有效的途径来激活氧分子。更重要的是，相邻的两个单原子活性位点有望用于对N2、CO2和CH4等惰性小分子的高效活化。
Adjacent single-atom irons boosting molecular oxygen activation on MnO2. Nature Communications, 2020, DOI: 10.1038/s41467-021-25726-w.
https://doi.org/10.1038/s41467-021-25726-w.
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