哈工大马军院士团队吕东伟课题组ES&T：Janus反应区催化膜实现多种微污染物的顺序选择性降解及机理解析

该研究由哈尔滨工业大学马军院士团队吕东伟课题组完成，开发了一种基于化学气相沉积法制备的碳纳米管-镍Janus反应区催化膜（JRM），实现了多种微污染物的顺序选择性降解。研究背景在于水体中痕量微污染物化学稳定性高、结构复杂，常规工艺难以彻底去除；研究目的是通过空间上分离的反应区（CNT层和Ni层），实现非自由基途径的顺序激活与协同利用，提高复杂水基质中的降解效率；结论表明，JRM/PMS系统在复杂水基质中展现出卓越的稳定性，苯酚去除率达100%，土霉素去除率为93.7%。通过中间产物分析与密度泛函理论计算，阐明了两阶段降解机制：在CNT层中，直接电子转移介导的氧化过程选择性攻击苯酚酚羟基；在Ni层中，单线态氧选择性攻击土霉素苯环上亲电Fukui指数最高的羟基。该研究为面向复杂水基质的催化膜设计提供了重要理论指导。