吕来团队​PNAS：高盐条件下新型催化剂助力水体自净化

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吕来团队​PNAS：高盐条件下新型催化剂助力水体自净化
随着人口增长，对清洁水的需求不断增加，但天然水中含有的污染物（ECs）危害人体健康，需要处理之后才能得以利用。然而天然水中高浓度盐阻碍了污染物的去除，阻碍废水处理。基于此，近日广州大学吕来教授等人报道了一种具有独特阳离子-π结构的稳定铁锚碳催化剂FOFNC，并将其用于高盐度条件下的水自净。在高盐度（100 mM）条件下，无需任何外部能量输入，ECs的消除率提高了约32倍，解决了高盐度废水处理中资源和能源消耗的瓶颈问题。
吕来团队​PNAS：高盐条件下新型催化剂助力水体自净化
VASP解读
通过DFT计算优化了催化剂表面H2O和双酚A的不同吸附模型，然后计算了吸附能（Ead）。在表面C和Fe位点，双酚A和H2O的Ead均为负值，说明FOFNC具有亲水性。双酚A在Fe和C位点上的Ead分别为-1.759 eV和-1.415 eV，表明双酚A更容易吸附在Fe位点上。因此，双酚A的惰性电子可分别通过ERC和EPC周围的阳离子-π和π-π相互作用转移到催化剂表面。在NO3–条件下，双酚A在Fe位点上的Ead下降为-2.341 eV，吸附距离从2.040 Å下降为1.985 Å。
这一结果表明，在NO3–的介导下，双酚A与Fe位点之间的络合作用更强，从而促进了界面电子转移。Ead的变化（ΔE = 0.582 eV）是由于分子间氢键相互作用（E ≈ 0.5 eV），这也是NO3–介导电子转移机制的关键。此外，在C位点上也观察到了类似的变化（ΔE= 0.493 eV）。
吕来团队​PNAS：高盐条件下新型催化剂助力水体自净化
Salinity-mediated water self-purification via bond network distorting of H2O molecules on DRC-surface. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2023, DOI: 10.1073/pnas.2311920120.

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