近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在非均相过硫酸盐氧化技术去除有机污染物方面取得进展。提出了一种双底物协同催化（DSSC）策略，通过将氧化剂和污染物分别置于双室原电池的两个腔室中，实现了双底物端不同催化剂之间的协同催化效果，在绿色高效水处理方面展现出良好的应用潜力。相关研究结果以“Dual-Substrate Synergistic Catalysis for Highly Efficient Water Purification”为题，于2025年3月在Nature Water (10.1038/s44221-025-00400-3)发表。

非均相过硫酸盐氧化技术可高效选择性去除含富电子基团的芳香族有机微污染物。前期研究表明，污染物和氧化剂这两种底物均需要在催化剂表面发生吸附活化，进而发生两者之间的直接电子转移。然而，同时针对两种底物进行催化位点的特异性设计和优化存在困难。针对该问题，本工作提出了一种双底物协同催化（DSSC）策略。以过二硫酸盐（PDS）和酚类污染物为氧化剂和污染物代表，选取CuO和碳纳米管（CNT）作为模式催化剂，通过将氧化剂和污染物分别置于双室原电池的两个腔室中，实现了双底物端不同催化剂之间的协同催化效果。实验和理论计算揭示了CuO和CNT分别有利于污染物和氧化剂的吸附活化及其界面电子转移，从而显著提升反应效率。该体系通过直接氧化转移过程高效去除污染物，氧化剂消耗量低（仅为污染物浓度的1.6倍），无需向待处理水中添加化学试剂，展现出良好的应用潜力。DSSC策略在绿色高效水处理方面取得进展，对复杂非均相催化过程的灵活设计和机理研究具有重要指导意义。

图. 双底物协同催化（DSSC）体系机制示意图

该工作得到了国家自然科学基金项目的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00400-3