南华大学刘俊、中南大学刘敏团队ACS ES&T Engg.：Fe单原子协同活化C–F键——让CF₄低温分解更进一步

全氟化碳(PFCs)中的四氟化碳(CF4)因C-F键极强、化学性质惰性高，是大气中一种难以治理且寿命超过50,000年的温室气体。针对传统Al2O3催化剂表面活性位点(AlIII)有限、羟基反应性弱，导致CF4催化水解温度高、稳定性差的问题，南华大学刘俊教授和中南大学刘敏教授团队提出了一种Fe单原子修饰Al2O3的策略。研究目的是通过同时强化催化剂表面负责吸附CF4的AlIII位点和负责断裂C-F键的表面羟基，实现CF4在更低温度下的高效、稳定分解。研究发现，Fe以原子分散形式形成Fe-O-Al界面位点，使AlIII位点比例提升至9.9%（提高4.7倍），并增强了表面羟基的Brønsted酸性。机理研究表明，AlIII位点负责增强CF4吸附，而Fe-OH物种直接参与并促进了C-F键的断裂，形成了“双位点协同”效应。结论表明，优化后的Fe1/Al2O3催化剂在580°C下即可实现CF4的完全分解，表观活化能降低至64.3 kJ mol−1，并可在该条件下稳定运行超过200小时，表现出显著的活性、动力学优势及耐久性。该工作为低温CF4催化水解及高稳定性含氟污染物的催化转化提供了新的设计策略。