硕士生一作！这所双非高校，校史首篇Nature子刊！

顶刊收割机 · 公众号 · 科研科技自媒体 · 2024-09-13 08:30

正文

【高端测试找华算】 专注测试分析服务、自有球差电镜机时、全球同步辐射资源，20000+单位服务案例！

经费预存选华算，高至16%预存增值！

金属-有机框架(MOF)是一种多功能的无机-有机杂化材料，可以从分子水平进行微调。除了功能性有机组分外，一些多金属氧酸盐(POM)簇也可以用作无机组分来构建具有独特性能的特殊MOF。

最近，一些含有POM的MOFs被用于CO ₂ 还原反应、HER、过硫酸氢盐(PMS)活化和太阳能电池。但是，PMS分子的化学结构比CO ₂ 和H ₂ O分子的化学结构更为复杂，预计POM基多金属氧化物界面附近的催化环境是复杂的，导致PMS活化过程可能依赖于其他相互作用，如多电子通道和分子间力，而不是仅仅依赖于过渡金属中心的电子转移。因此，探讨催化剂PMS活化机理对催化剂结构的直接调控及其构效关系的研究具有重要意义。

这是北京建筑大学首次以第一单位在该期刊发表论文，北京建筑大学环境与能源工程学院硕士研究生兰明岩和北京大学深圳研究生院博士研究生李渝航为共同第一作者。

近日， 北京建筑大学王崇臣和 华东理工大学邢明阳 、 北京大学冀豪栋 等制备了一种含有聚钒酸盐的MOF(Co ₂ (V ₄ O ₁₂ )(bpy) ₂ )，并将其用作PMS活化剂，以通过非自由基途径有效地去除高HOMO的微污染物。Co位点和[V ₄ O ₁₂ ] ⁴⁻ 之间的协同作用使Co ₂ (V ₄ O ₁₂ )(bpy) ₂ 对OFX的催化速率增加，分别是Co ₃ O ₄ 和V ₂ O ₅ 的25.16倍和39.37倍。同时，以非自由基途径为主的氧化机理赋予了Co ₂ (V ₄ O ₁₂ )(bpy) ₂ 良好的环境耐受性，不同共存离子和pH(3.12-8.04)对PMS活化效率没有影响。

此外，Co ₂ (V ₄ O ₁₂ )(bpy) ₂ /PMS体系对实际废水的长期处理时间为40小时，反应过程中性能良好；对大肠杆菌的抑制区直径实验表明，Co ₂ (V ₄ O ₁₂ )(bpy) ₂ 作为PMS活化剂具有良好的解毒能力。

更重要的是，通过各种表征和理论计算，验证了复杂催化剂界面上的多重主客体相互作用。具体而言，Co位点对PMS陷阱起着关键作用；并且，界面[V ₄ O ₁₂ ] ⁴⁻ 具有电子海绵特性和稳定性，导致了[V ₄ O ₁₂ ] ⁴⁻ 端O和PMS端H之间产生强相互作用。形成的氢键为催化剂提供了定向的电子转移通道，动态拉伸过程促进了关键的SO ₅ *中间体的生成，有利于生成降解微污染物的 ¹ O ₂ 。此外，这种活化机理也适用于其他POM-MOFs/PMS体系。

总的来说，这项工作揭示了基于POM团簇的金属氧化物的催化性能和机理，展示出其在大规模水环境修复中的应用前景。

Multi-channel electron transfer induced by polyvanadate in metal-organic framework for boosted peroxymonosulfate activation. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-51525-0

🌟 同步辐射 ，找华算 ！