类Fenton过程中多相光催化H₂O₂的活化活性与反应中心原子的局域电子密度密切相关。然而，随机电荷转移引起的电子-空穴对的复合极大地限制了电子向活性中心的定向传输。

近日，南开大学展思辉报道了提出了一种通过调节Fe单位点的局域电子密度来促进类Fenton体系中H₂O₂转化的缺陷策略。

文章要点

1）研究人员以FeCl₃和双氰胺为前驱体，采用简单的一步煅烧法首次合成了一系列Fe单原子催化剂，根据铁盐的量（x=0.5、1、2、4和8%的FeCl₃），将催化剂命名为Fe_x/C₃N₄。对于工程氮空位（N_v），研究人员将Fe_x/CN样品在惰性气氛中进一步加热。所得到的空位缺陷工程化单原子催化剂命名为Fe₁-N_v/CN。

2）EXAFS分析和密度泛函（DFT）计算结果表明，孤立的Fe单原子占据四坐标构型，并与邻近的N3c型氮空位结合。在光照下，工程化的氮空位可以作为电子陷阱，定向驱动光电子聚集在Fe单原子上。同时，高浓度电子密度在Fe位的形成显著提高了H₂O₂的转化效率。

3）结果表明，Fe₁-N_v/CN对环丙沙星的催化降解效果比纯CN显著提高了18倍。因此，这项工作将为基于调节活性中心局部电子密度的H₂O₂高效活化催化剂的进一步开发提供了一定指导。

参考文献

Lina Su, et al, Regulating local electron density of iron single site by nitrogen vacancy for efficient photo-Fenton process, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202108937

https://doi.org/10.1002/anie.202108937