【DFT+实验】Nature子刊：主客体相互作用诱导动态活性位点，促进类Fenton反应处理有机废水

目前，不可生物降解有机污染物的排放造成了严重的水污染，基于过硫酸盐(PDS和PMS)的类Fenton工艺在水处理中受到广泛关注。过硫酸盐活化的第一步是通过在金属中心上吸附过硫酸盐来获得电子转移，然后产生活性物质，包括自由基(即O2•⁻，•OH和SO₄•⁻)和非自由基物质(即¹O₂，高价金属和金属-PMS复合物)。

近年来，基于对金属活性位点微环境的调控，人们致力于探索具有较高电子转移的金属活性位点，并了解过硫酸盐活化过程中自由基转化的机制。然而，在实际反应过程中，由于催化剂与反应物分子之间存在界面杂化，催化剂的局部结构也可能发生动态变化。

近日，南开大学展思辉和天津大学李轶等通过La和Co掺杂对SrTiO₃单元进行电子结构和表面结构修饰(STLC)，以实现SrTiO₃单元的动态变化，并首次研究了STLC中单元的动态变化与其在类Fenton反应中的催化性能之间的关系。

结果表明，PMS分子和邻硝基苯酚(ONP)分子可以有效地吸附在STLC上，并在反应过程中诱导不同取向的O-Sr-O和Co/Ti-O键的可逆拉伸振动。

XAS和密度泛函理论(DFT)计算表明，STLC的规律动态结构变化通过调节e_g轨道增强了金属-O键的强度，促进了PMS活化过程中的电子转移。

同时，PMS的末端O被吸附在STLC的Co位点上，这一过程有效地促进了关键SO₅*中间体的生成，有利于Co活性中心上过硫酸盐生成¹O₂和SO₄•⁻。

得益于高效的反应物种产生以及对各种环境因素的抗性，STLC显示出显示出对类Fenton激活的出色的效能和稳定性，并且在各种类型的有机物去除和不同的水基体处理方面也表现出了良好的性能。

综上，该项工作不仅为类Fenton反应机理的研究提供了基础性的见解，还为在原子水平上合理设计类Fenton催化剂提供了策略。

Dynamic Active-site Induced by Host-guest Interactions Boost the Fenton-like Reaction for Organic Wastewater Treatment. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-39228-4

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【DFT+实验】Nature子刊：主客体相互作用诱导动态活性位点，促进类Fenton反应处理有机废水

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