过渡金属化合物催化的过氧单硫酸盐（PMS）辅助的高级氧化过程已成为水处理的最新技术，尤其是M-N-C催化剂（M：金属原子）。相比之下，对于具有不同过渡金属中心的碳负载M-N-C催化剂的研究以了解过渡金属的性质对PMS辅助催化活性和活性氧生成趋势的影响的报道很少。

鉴于此，四川大学程冲，Yongyi Yao，电子科技大学张妍宁报道了合成了一系列具有相似结构和物理化学性质的碳负载金属-N-C原子催化剂（简称M-SACs，M=Mn，Fe，Co，Ni，Cu），并从实验和理论上揭示了它们的催化活性趋势和机理。

文章要点

1）PMS催化活性变化趋势为Fe-SAC>Co-SAC>Mn-SAC>Ni-SAC>Cu-SAC，与其它M-N-C相比，Fe-SAC表现出最好的单位点动力学（1.65×105 min^-1 mol^-1）。

2）第一性原理计算表明，生成¹O₂最合理的反应路径是PMS→OH*→O*→¹O₂，同时，在每个反应步骤中呈现中等和接近平均吉布斯自由能的M-SACs具有较好的催化活性，这是Fe-SACs具有出色性能的关键。

本研究从原子尺度上揭示了PMS辅助M-SACs产生活性氧的基本催化趋势和机理，为开发M-SACs用于未来催化降解有机污染物提供了新的指导。

参考文献

Yun Gao, et al, Activity Trends and Mechanisms in Peroxymonosulfate-Assisted Catalytic Production of Singlet Oxygen over Atomic Metal-N-C Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202109530

https://doi.org/10.1002/anie.202109530