2023年12月12日，中国科学技术大学环境科学与工程系在基于界面电子转移的环境催化方面发表Perspective论文，以“Interfacial Electron Transfer in Chemical and Biological Transformation of Pollutants in Environmental Catalysis”为题，发表于Environmental Science & Technology。

界面电子转移(Interfacial electron transfer, IET)在污染物的化学和生物转化过程中发挥着至关重要的作用，影响着水污染控制系统多种空间和时间维度。本文介绍了建立的一系列多尺度分子模拟与原位监测成像相结合的方法，作为有效工具揭示了IET机制及其强化调控规律，包括界面分子修饰、催化剂配位方式和原子组成的精确调控等，以期指导复杂体系的设计以实现污染物的高效去除，打破常规试错法引发的资源浪费与人力时间成本问题。进一步地，介绍了研发的基于IET的新型污染物转化系统：电催化氧化系统、生物电化学空间耦合系统和酶启发式电催化系统，表现出优异的污染物转化和降解性能。目前，分子生物学技术和机器学习优化的材料设计将赋予基于IET的污染物催化去除系统更快更高效的升级，促进低碳耦合系统内生物与化学模块的有效协同作用，从而显著提升污染物的催化去除性能，有效面对未来水污染控制的挑战。本文突出了专注于IET的环境修复策略的潜力，并突显了跨学科研究在水环境保护中的重要性。通过开拓低碳时代水污染控制的新范式，为推进可持续发展提供新的思路和技术支撑。

本文中涉及的工作得到了国家自然科学基金项目的资助。同时，得到了中国科大超级计算中心、合肥同步辐射光源与北京、上海同步辐射光源的支持。

图1 分子生物学与机器学习驱动材料设计促进生物-化学耦合系统中污染物高效催化去除

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c05608