南开大学展思辉、四川大学赖波Nat. Commun.：在类芬顿反应中驱动邻近Fe-N₄位点的长程相互作用促进可持续水净化

本文由南开大学展思辉教授和四川大学赖波教授共同撰写，发表于《Nature Communications》。文章探讨了通过在锚定Fe-N₄位点的碳平面内构建内在拓扑缺陷，提升单原子催化剂（SACs）的内在活性和稳定性，以解决当前SACs在实际应用中面临的合成复杂、成本高、环境影响及催化稳定性等问题。研究结果表明，这种新型催化剂在芬顿反应中表现出优异的活性，能够高效降解典型抗生素污染物磺胺异恶唑（SIZ）。通过密度泛函理论（DFT）计算，揭示了内在缺陷通过长程相互作用优化了相邻Fe中心的d带电子结构，促进了反应性FeN₄=O的生成，从而提高了Fe-N₄位点的内在反应性。此外，内在缺陷还能作为相邻Fe-N₄位点的清洁剂，实现长期稳定性和环境可持续性。生命周期评估和设备层面的长期稳定运行实验表明，该催化剂在实际废水处理中具有广阔的应用前景。