近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在美国科学院院刊（PNAS）发表研究文章，题为“Distinguishing homogeneous advanced oxidation processes in bulk water from heterogeneous surface reactions in organic oxidation”，探讨了非均相固液界面与均相溶液内部化学氧化有机污染物反应路径的差异性。该文章于2023年4月3日被接收。

长期以来，非均相化学氧化有机污染物体系的研究思路和理论框架是模仿均相氧化体系进行的，比如从均相芬顿体系（Fe²⁺催化H₂O₂）到非均相芬顿体系（FeO_X催化H₂O₂）、从均相类芬顿体系（e.g., Co²⁺催化PMS）到非均相类芬顿体系（e.g., Co₃O₄催化PMS），被认为遵循类似的高级氧化过程（AOP）。该论文对比研究了MnO_X（Mn₃O₄、Mn₂O₃和MnO₂）表面氧化 → Mn³⁺氧化、FeOCl催化H₂O₂氧化 → Fe²⁺催化H₂O₂氧化、Co₃O₄催化过一硫酸盐氧化 → Co²⁺催化过一硫酸盐氧化等体系反应路径的差异性。结果显示，在非均相的固液界面，氧化剂易与有机污染物发生2电子的直接氧化转移过程（DOTP），其中不涉及活性物种中间体的产生和参与，反应路径包括表面偶联路径和表面聚合路径；在均相的溶液内部，氧化剂被激活产生的活性物种中间体易与有机污染物发生1电子的AOP过程，其中反应路径包括自由基降解路径和自由基聚合路径。反应路径的不同是非均相固液界面与均相溶液内部反应动力学和产物形态存在显著性差异的根本原因。该研究初步构建了非均相化学氧化体系中 DOTP 的基础框架，弥补了非均相化学氧化有机污染物体系理论的不足。

该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、中科院城市污染物转化重点实验室联合基金等项目的支持。

图1. 非均相固液界面与均相溶液内部化学氧化有机污染物的示意图

论文连接：https://doi.org/10.1073/pnas.2302407120