文献速递|浙江大学ACB:用于芬顿类反应的单原子锚定碳泡沫的跨尺度构建

本研究针对单原子催化剂在芬顿类反应中缺乏跨尺度合成方法的问题，开发了一种一步发泡策略，制备了钴单原子锚定碳泡沫（Co-CF）。该材料实现了从原子尺度到宏观尺度的功能整合：原子尺度上，硫原子轴向配位至Co-N4位点形成S-Co-N4活性位点；微米尺度上，相互连通的巨孔加速了质量传递；界面尺度上，整体式结构实现了光热协同效应，增强了过一硫酸盐活化。研究系统揭示了轴向配位S-Co-N4位点上的PMS活化机制，其通过Co-3d/S-2p杂化形成富电子钴中心，促进非自由基1O2反应路径。实验结果表明，Co-CF在低PMS浓度下，5分钟内即可实现磺胺甲噁唑的完全去除，速率常数达0.572 min⁻¹。全生命周期和技术经济分析显示，该工艺具有低碳足迹（3.10×10⁻³ kg CO₂-eq L⁻¹）和有利成本（~$1.19 kg⁻¹），且浮动式装置展示了良好的中试运行性能和可扩展性，为环境修复领域的设备导向型应用提供了新途径。