类芬顿氧化中高价金属调控新策略：高功函载体促进单原子高价金属的生成

近日，上海交通大学环境学院龙明策研究员课题组在Science Bulletin上发表题为“Support work-function dependent Fenton-like catalytic activity of Co single atoms for selective cobalt(IV)=O generation”的文章。研究以石墨烯、MnO₂、ZrO₂、以及不同晶面二氧化钛等为载体，采用强静电吸附法在载体表面负载钴单原子，系统研究了Co-SACs活化过一硫酸盐PMS生成Co^IV=O的反应规律。利用原位Co K边X射线吸收光谱确定了Co-SACs表面生成的Co^IV=O，测定反应中Co^IV=O的稳态浓度，并发现该浓度与载体功函正相关。通过原位表征和理论计算，发现高W_F值的载体如锐钛矿TiO₂能有效降低Co-d电子填充，促进PMS末端氧配体与Co位点的结合，降低中间态（Co–OOSO₃²⁻）的生成能垒。研究表明，锚定在锐钛矿TiO₂上的Co单原子活化PMS体系具有最高的Co^IV=O生成选择性，Co^IV=O的归一化稳态浓度比自由基高3个数量级，比其他Co-SACs/PMS体系高1.3 ~ 11倍；在连续流操作下，Co-TiO₂/PMS持续高效去除水中磺胺甲恶唑（SMX）。综上所述，本研究发展了一种利用高功函载体提升高价金属生成选择性的策略，强调了载体对于开发高效单原子催化剂、提升高价金属生成效率、强化类芬顿氧化效果的重要性。

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