近期，中国科学技术大学环境科学与工程系开发了高级氧化水处理新材料，研究成果以“Crystallinity engineering for overcoming the activity-stability tradeoff of spinel oxide in Fenton-like catalysis”为题，发表于Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America（2023, 120 (15): e2220608120）。

如何实现水中难降解有机物的高效、选择性氧化是水污染控制技术当前面临的重要挑战，而催化剂的优化构建是实现技术突破的关键。目前人们在催化剂的活性与选择性提升方面已取得了重要进展并显著提高了污染物降解效率，但在水处理过程中仍普遍存在氧化中间产物在催化剂表面累积而导致活性下降的问题，成为了限制其实际环境应用的一个关键瓶颈。针对这一问题，李文卫团队与应用化学系洪勋副教授合作，提出了通过对尖晶石氧化物进行部分非晶化处理调控其界面传质与催化反应过程的新策略，构建了具有高活性的晶相-非晶相界面，通过表面限域自由基反应与直接氧化途径的协同实现了对污染物的高效富集和氧化降解，展现出可媲美单原子催化剂的超高污染物降解活性与选择性。在实际废水处理过程中，其氧化剂利用率与长期运行稳定性也显著优于其他同类催化剂材料。该研究为突破高级氧化体系中非均相催化剂的活性-稳定性权衡限制问题提供了有效的调控策略，为进一步推动选择性氧化水处理技术的实际应用提供了技术支撑。

图. 金属氧化物结晶度与非均相类芬顿反应途径的构效关系

该研究工作得到了国家自然科学基金委员会、科技部重点研发计划等项目的支持，同时感谢上海同步辐射光源和中科大超算中心支持。

论文链接：http://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2220608120