随着有机化合物在工业和日常生活中使用量的增加，随之而来的持久性有机污染物的排放越来越多，对环境造成了不可逆转的影响，并潜在地威胁着人类的健康。目前，关于人们深入研究了利用高级氧化技术（AOPs）通过产生活性氧（ROS）来去除难降解的有机污染物。众所周知，在活性氧(ROS)中，羟基自由基(·OH)具有最高的氧化电位（2.80 V），可以有效地、非选择性地氧化大多数有机污染物。

近日，同济大学赵国华教授，赵红颖教授报道了碳气凝胶包裹的FeCo合金通过3电子途径选择性地将氧（O₂）还原为羟基自由基（·OH）。

文章要点

1）裸露-COOH的石墨壳层有利于H₂O₂（通过氧2电子还原途径逐步生成）通过1电子还原为·OH。包裹的FeCo合金的电子可调节碳壳的局部电子结构，以调节其电催化活性。这种电催化还原O₂生成·OH的新策略有效克服了Fenton过程中还原/氧化态循环引发的电子传递的限速步骤。

O₂+2H⁺+2e^-→H₂O₂                        （1）

H₂O₂+e^-_{carbon shell}→OH+OH^-          （2）

O₂+2H⁺+3e^-→OH+OH^-                   （3）

2）该系统可在5 min内实现环丙沙星的快速完全去除，表观速率常数（K_obs）达1.44±0.04 min^-1，可与目前先进的AOPs相媲美。在连续运行50次后降解率基本保持不变，具有较好的实际应用稳定性。

参考文献

Fan Xiao, et al, Selective electrocatalytic reduction of oxygen to hydroxyl radicals via 3-electron pathway with FeCo alloy encapsulated carbon aerogel for fast and complete removing pollutants, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202101804

https://doi.org/10.1002/anie.202101804