我校建筑工程学院丁磊教授团队在国际权威期刊发表类芬顿催化降解水中新污染物领域最新研究成果

近日，我校建筑工程学院丁磊教授团队在国际权威期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》（中国科学院一区Top期刊，影响因子20.3）发表类芬顿催化降解水中新污染物领域最新研究成果。我校为论文第一完成单位，能源与环境学院硕士研究生武文龙为论文第一作者，建筑工程学院丁磊教授为通讯作者。本工作依托生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心平台，得到安徽省自然科学基金和安徽省高等学校自然科学研究项目的支持。

基于双位点催化剂（DSCs）的类芬顿反应技术日益兴起，为可持续水质净化提供了新的解决方案。然而，由于DSCs复杂的电子结构和反应机理，双位点的调控设计仍然具有挑战性，尤其是在众多过渡金属元素中如何快速筛选出具有优异协同催化作用的金属配对成为催化剂设计的关键环节。本研究以密度泛函理论计算结果中的吸附能和电荷转移量为描述符，提出了快速筛选金属配对的新方法，并以MXene为载体，构建了Fe-V双位点，制备出高效催化PMS产生大量活性物种的催化剂Fe-V-MXene，实现了水中新污染物双酚A（BPA）以及光伏废水中难降解有机物的高效净化。

（基于理论计算筛选高性能 DSCs）

（Fe-V-MXene 的形貌表征）

（Fe-V-MXene 的原子局部结构和化学状态）

（催化剂的催化性能及影响条件）

（活性物种的鉴定及催化机理探索）

（Fe-V-MXene/PMS体系的机理探索）

（Fe-V-MXene/PMS/PVDF体系的实际应用）

该催化剂可有效活化PMS，6min内可实现水中BPA的完全去除，同时可将光伏废水难降解有机物的去除效率提高到70%以上，表现出优异的催化性能。实验结果证实，与单位点体系相比，Fe-V-MXene/PMS中·OH、SO4·-、1O2的稳态浓度有明显提高。机理分析表明，所形成的Fe-V双位点通过电子转移显著优化了电子结构。V位点将电子转移至相邻的Fe位点，使V位点的d带中心正向移动，改善了V位点的电子密度。这种电子重分布增强了V位点对PMS的吸附和活化能力，并以较低的反应能垒优化了Fe-V位点1O2选择性生成能力。此外，双金属位点间的过度电子转移会引起电子重分布，可能抑制催化反应活性，在Fe-Mn-MXene/PMS体系中得到了证实。

该研究为调控DSCs的电子结构和协同作用提供了一种新的设计思路，有望拓展DSCs在多种催化体系中的应用。

论文链接: https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-3373(25)00051-7

（撰稿：武文龙 丁磊 审核：于峰 张虎 张苒 黄敏）

标签：电子  体系  结构