近日，中國科學院化學研究所的研究人員發現赤鐵礦納米光電催化材料可高效、高選擇性活化水分子，為復雜水體中目標污染物的選擇性高效去除以及化學品的高價值氧化轉化提供了新策略。
業內人士表示，該研究突破了傳統自由基型光(電)催化反應的瓶頸，為高選擇性光(電)催化提供了新思路。
在前期研究中，科研人員憑借動力學同位素效應、電化學阻抗譜、原位電化學紅外光譜等手段，證明了赤鐵礦表面水分子的光電催化氧化是通過水分子親核進攻表面物種機制進行，其中水分子的氧氫鍵斷裂過程是耦合的質子/空穴轉移，屬于反應的決速步驟。
進一步研究顯示，赤鐵礦納米光電催化材料表面可高效、高選擇性活化水分子，通過非自由基途徑將水中的氧原子轉移到系列有機和無機反應物上，實現了它們的高選擇性氧化，如將水中高毒性的亞硝酸鹽、亞砷酸等無機污染物加氧氧化成毒性相對較低的硝酸鹽和砷酸。它對于中心原子含有孤對電子的有機物，如有機硫、有機膦等，也可實現高選擇性的氧化。
光(電)催化在污染物降解方面具有廣闊的應用前景。目前，廣泛采用的光(電)催化劑主要通過界面單電荷轉移及其產生的自由基物種來氧化降解污染物。這些高氧化性自由基物種往往在降解污染物的同時，也無選擇性地氧化與污染物共存的有機質(如腐殖酸)，降低了目標污染物的降解效率。同時，這種無選擇性反應也限制了光(電)催化在有機合成方面的應用。
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