研究揭示有效控制水污染的新催化途径

研究人员在水污染控制领域取得了新发现。他们开发了一种新技术，在类似芬顿的催化系统中使用单原子催化剂 (SAC)，大大提高了分解水中污染物的效率。他们的研究成果发表在《自然通讯》杂志上。研究人员来自中国科学院 (CAS) 的中国科学技术大学 (USTC) 和苏州高等研究院。

单原子催化剂是化学反应中微小而强大的工具，可以通过分解有害污染物来帮助净化水。然而，它们的效率受到反应物向催化剂表面移动缓慢和所需氧化剂数量高的限制。先前的研究将纳米限制的 SAC 的效率提高归因于污染物和氧化剂的表面富集。然而，确切的机制尚未完全了解。

研究小组发现，通过将这些催化剂限制在二氧化硅颗粒中微小的纳米级孔隙内，它们可以大大加快反应速度并更有效地利用氧化剂。他们的实验表明，除了反应物的局部富集外，催化途径本身也发生了变化。反应不再依赖单线态氧(一种活性氧)，而是转向直接电子转移过程，这对于分解污染物来说效率要高得多。

与传统方法相比，这种新方法使污染物降解率提高了惊人的 34.7 倍。氧化剂使用效率也显著提高，从 61.8% 提高到 96.6%。该系统被证明能高效降解各种富电子酚类化合物，在不同环境条件下表现出稳定性，并在真实湖水测试中保持高性能。

这项研究加深了人们对纳米催化剂工作原理的理解，为开发低碳、高效的水净化技术开辟了新的可能性。它为高级氧化工艺和环境科学其他应用的进一步创新提供了一个有希望的方向。

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