与传统的高级氧化过程相比，通过直接电子转移对污染物进行非自由基氧化具有更高的选择性和效率，而且副产物的形成趋势较低，在水净化领域受到越来越多的关注。
设计催化剂以高效激活两种底物（即污染物和氧化剂）对于引发直接电子转移反应至关重要，但往往会受到共存底物不同特性的阻碍。
2025年3月4日，中国科学技术大学俞汉青、黄贵祥、莱斯大学Menachem Elimelech在国际顶级期刊Nature Water发表题为《Dual-substrate synergistic catalysis for highly efficient water purification》的研究论文。
在本文中，作者研究了催化剂与每种底物之间的相互作用，并提出了一种双底物协同催化（DSSC）策略，以实现每个底物活化过程的单独优化。
实验和理论分析表明，两种催化剂之间存在强烈的协同效应，能优先激活底物，并且对界面电子转移的阻力较小，从而极大地提高了去污效率。
双底物协同催化体系在通过底物特异性活化实现绿色高效的水净化方面取得了概念上的进步，促进了复杂多相催化过程的灵活设计和机理探索。
图1：DSSC系统的构建、性能和反应产物
图2：协同催化效应的起源和机制
图3：密度泛函理论（DFT）计算：底物在DSSC系统中的吸附和活化
Shi, LJ., Huang, GX., Wang, ZH. et al. Dual-substrate synergistic catalysis for highly efficient water purification. Nat. Water (2025). https://doi.org/10.1038/s44221-025-00400-3.