清华大学张芳、上海二工大李方洲JHM：超累积植物内外源铁单原子锚定生物炭中结构依赖的自由基-非自由基转变及其对过氧单硫酸盐的活化

本文研究了超累积植物衍生生物炭中内外源铁单原子催化剂的结构-性能关系及其对过氧单硫酸盐（PMS）的活化机制。背景：单原子催化剂在高级氧化工艺中具有高原子利用率，但传统制备成本高且易团聚。超累积植物残体兼具碳源和金属源，为绿色合成提供新途径，但内外源合成路径的差异尚不明确。研究目的：通过内源（植物自身金属）和外源（人为添加金属）策略制备铁单原子锚定生物炭，比较其配位结构（Fe-N₃O₁ vs. Fe-N₄）、催化路径（自由基 vs. 非自由基）及能效。结论：内源策略形成不对称Fe-N₃O₁结构，主导非自由基电子转移过程（ETP贡献82.6%），对富电子污染物具有高选择性和低能耗（EE/O为0.64-10.13 kWh·m⁻³ order⁻¹）；外源策略形成对称Fe-N₄结构，以自由基路径为主（SO₄•⁻和•OH贡献74.1%）。O掺杂调控电子结构，提升界面电子转移能力。该研究为绿色低能耗环境修复材料设计提供了指导。