中国科学技术大学环境科学与工程系基于偶极调控策略研制了pH适用范围宽的电芬顿催化剂，研究成果以“Regulating Surface Dipole Moments of TiO₂ for the pH-Universal Cathodic Fenton-Like Process”为题近期发表于Environmental Science & Technology (doi: 10.1021/acs.est.4c02577)，并评选为封面论文。

电芬顿技术是一类具有良好发展前景的水处理技术，然而传统的电芬顿体系中Fe(III)还原容易在高pH条件下受阻，使得催化剂无法持续活化H₂O₂生成•OH。通过构筑空位、投加配体和引入碳载体等方法，虽然在一定程度上可强化高pH下Fe(III) 的还原过程，但催化剂在•OH介导的体系中稳定性欠佳，严重限制了电芬顿技术的实际应用。针对上述挑战，本研究选取具有抗•OH氧化能力的金属氧化物，基于偶极调控策略研制了不依赖于Fe(III)还原的电芬顿催化剂，有效解决了高pH条件下催化剂失活的问题。具体而言，通过Fe、Cu、Co、Ni、Mn、Mo等金属掺杂调控TiO₂的偶极，削弱其表面原位生成的H₂O₂极性，进而增强H₂O₂均裂形成•OH的选择性，实现污染物的高效降解。研究成果为新型电芬顿技术的研发提供了理论参考和技术支撑。

该研究工作得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助，同时也感谢合肥同步辐射实验室BL01B线站、BL10B线站和中国科大超算中心支持。

图. 表面极性调控强化H₂O₂均裂形成•OH的反应机制

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.4c02577