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ChemCatChem:不对称配位单原子催化剂及其PMS高级氧化技术总结2024-02-28
上海交通大学环境科学与工程学院张礼知、龙明策团队评述单原子催化剂非对称配位强化过硫酸盐高级氧化反应策略,为高活性单原子催化剂的设计与过硫酸盐高级氧化反应的研究提供理论指导。

金属-四氮配位构型(M-N4)活化过一硫酸盐(PMS)可形成活性的高价金属氧(HVMO)。HVMO在高级氧化降解水中有机污染物中具有更高的选择性和抗干扰能力,受到广泛关注。然而,由于M-N4具有对称性配位结构,在活化PMS时,受限于电子传递慢,很难破坏表面吸附PMS 分子的O-H 键,以释放质子并形成HVMO,因此生成活性HVMO的选择性和效率均较低。

研究表明,具有不对称配位构型的单原子催化剂,包括平面杂原子掺杂和轴向配位结构设计,可重排金属中心电子分布,降低了金属中心的dx2-y2、 dxy以及轴向dz2轨道的电子填充,从而解决M-N4对称结构的不足,促进 PMS分子的O-H/O-O键断裂和HVMO形成。相关研究工作尚无系统总结,为此,上海交通大学环境科学与工程学院张礼知、龙明策团队综述了利用平面杂原子掺杂和轴向配位工程打破单原子催化剂配位结构对称性的两种策略,总结了文献报道的不对称配位单原子催化剂及其PMS高级氧化技术研究案例,包括钴基、铁基和锰基的单原子催化剂,展望了不对称配位单原子催化剂在未来水处理中的发展前景以及亟需解决的挑战。

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文信息

Breaking the Symmetry of Nitrogen-Coordinated Single-Atom Catalysts for Advanced Peroxymonosulfate Oxidation

Xue Li, Prof. Dr. Mingce Long, Prof. Dr. Lizhi Zhang

文章第一作者为博士生李雪

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202301442

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