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研究概述

单原子催化剂（SACs）作为选择性调控活性物种的有力工具正在崛起，为绿色和可持续的芬顿催化提供了巨大的前景。

然而，目前的SACs因其载体的特异性，仅能在在特定的氧化剂系统内进行选择性调控，使得其在不同体系中实现针对性调控变得困难。

2025年3月11日，重庆大学陈飞教授在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为《Surface-hydroxylated single-atom catalyst with an isolated Co-O-Zn configuration achieves high selectivity in regulating active species》的研究论文。

在本文中，作者设计了一种名为CoSAs-ZnO的单原子催化剂，其具有表面羟基化和孤立的不对称Co-O-Zn构型。

该CoSAs-ZnO可以在过氧单硫酸盐（PMS）和过氧乙酸（PAA）体系中分别实现近100%的选择性生成硫酸根自由基（SO₄^•-）和单线态氧（¹O₂）。此外，PMS活化系统能有效处理以电子缺陷为主的难降解苯甲酸废水，在多次连续的中试规模实验中实现了100.0%的去除率。

PAA活化体系能快速将苯甲醇转化为苯甲醛，选择性高达89.0%。密度泛函理论（DFT）计算揭示了ZnO表面羟基在调节氧化剂吸附构型方面起着关键作用，从而实现了每个系统中特定活性物种的选择性生成。

该研究对多功能应用中选择性吸附剂（SACs）的设计提供了深刻见解，并为其在废水处理和高附加值化学品转化中的应用提供了理论基础。

图文解读

图1：所设计CoSA的理论计算

图2：Co-O-Zn不对称原子孤立位点的验证

图3：高效且自身pH稳定的类芬顿（Fenton-like）去污

文献信息

Zhang, ZQ., Duan, PJ., Bai, CW. et al. Surface-hydroxylated single-atom catalyst with an isolated Co-O-Zn configuration achieves high selectivity in regulating active species. Nat. Commun., (2025).

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