文献速递|哈尔滨工业大学WR:基于配位特性的高自旋Fe-MOF膜电极确保选择性单线态氧电合成：非自由基新兴污染物去除

背景：新兴污染物（ECs）的去除是水处理领域的挑战，传统的电催化方法往往产生自由基，存在非选择性氧化和副反应等问题。单线态氧（1O₂）作为一种非自由基活性氧物种，在高效、精准降解ECs方面具有潜力，但其选择性电合成仍面临挑战。研究目的：本研究旨在通过配位工程，构建一种具有高自旋（HS）Fe(III)位点的硝基官能化MIL-53(Fe)-NO2膜电极（M53NO2(50)@P/CC），以选择性电合成单线态氧，实现非自由基途径高效去除磺胺甲噁唑（SMX）等新兴污染物。结论：成功制备了M53NO2(50)@P/CC膜电极，该电极通过硝基配体场工程稳定了催化的HS Fe(III)位点，调节了Fe中心处的O₂活化，抑制了过度电荷转移和Fe-O耦合，保留了O-O基团，从而实现了高度选择性的1O₂生成。该体系对多种ECs具有广泛的适用性，良好的基质耐受性和稳定的循环性能。流通过程配置将膜过滤与电催化结合，改善了物质传递、减轻了膜污染。DFT计算和原位光谱分析揭示了其选择性机制，即适度的中间体结合降低了O-O键断裂倾向，促进了1O₂生成。本研究为基于配位设计的1O₂电合成提供了策略，推动了Fe-MOF膜电极在可持续非自由基水净化中的应用。