文献速递|湖南大学ACB:具有轴向氧配位的不对称结构Fe-N4O1增强了超快降解的非自由基途径

本研究针对传统M-N4构型对称电子结构限制过一硫酸盐（PMS）活化效率的问题，提出了一种轴向氧配位策略。研究团队通过后浸渍和高温热解方法合成了具有轴向氧配位的Fe-N4O1催化剂，用于对乙酰氨基酚（ACE）的超快降解。实验表明，该催化剂可在2分钟内实现10 mg/L ACE的降解。机理分析揭示，轴向氧配位打破了Fe-N4位点的平面对称性，优化了Fe中心的局部电子结构，促进了d-p轨道杂化和电子转移，从而将反应机理从单一1O₂驱动的非自由基途径转变为由1O₂和FeIV=O共同主导的双重非自由基途径。理论计算进一步证实，该配位降低了1O₂生成的自由能垒。与Fe-N4体系相比，Fe-N4O1/PMS体系的1O₂稳态浓度提高了4.75倍，ACE去除效率提高了6.5倍。该催化剂在低用量下表现出高稳定性和实际水处理应用潜力。