网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

催化材料高被引论文丨浙江工商大学王齐&杜豪ACB论文: Fe/Mo双金属位点修饰碳材料驱动3e-ORR高效降解水中污染物

0
分享至


2026年2月,国际期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》在线发表了浙江工商大学王齐教授团队题为“Fe/Mo bimetallic sites-decorated carbonaceous material via 3 electron photocatalytic oxygen reduction reaction pathway for ultra-efficient degradation of water pollutants”的研究性论文。本文报道了一种异质结催化剂HFe(HTCC/FePMo),实现了“2e- + 1e-”三电子氧还原(3e- ORR)”路径,使溶解氧在可见光下直接“自供”生成•OH,无需外加H2O2即可高效氧化降解污染物。该论文自2024年2月在线发表以来,现已被引用12次(Web of Science)%,2026年9月入选ESI高被引论文。

第一作者:申博

通讯作者:王齐、杜豪等

第一通讯单位:浙江工商大学

论文DOI:10.1016/j.apeatb.2026.126521


识别上方二维码访问论文原文

传统可见光自芬顿(PSF)往往依赖外加H2O2,或受限于“H2O2生成→再活化”的动力学瓶颈;本研究报道了一种异质结催化剂HFe(HTCC/FePMo),实现了“2e- + 1e-”三电子氧还原(3e- ORR)”路径,使溶解氧在可见光下直接“自供”生成•OH,无需外加H2O2即可高效氧化降解污染物。以四环素(TC,10 mg/L)为目标污染物,120 min内TC去除率达99%,矿化能力相比于HTCC和FePMo分别提升3.6和7.7倍,同时在pH 3-9范围及盐水、天然地表水、二级出水等复杂基质中仍保持高活性。进一步将HFe固定到PVDF膜上构建连续流反应装置,稳定运行120 h后仍可保持>90%去除率,且能耗仅为EE/O=0.0031 kWh/L和EE/M=0.31 kWh/g。机理研究表明,Fe位点负责将吸附态H2O2经1e-过程转化为•OH,而Mo则通过Mo(IV)/Mo(VI)循环加速Fe(III)/Fe(II)循环。此外,处理后的生态毒性显著降低,除膜反应器连续流外,还展示了陶粒负载/可漂浮体系在1000 L规模下可见光驱自再生并稳定多循环运行。

以•OH为核心的高级氧化技术(AOPs)备受关注,其中光芬顿/光自芬顿可在光照下实现污染物的高效降解。近年来,异质结光芬顿体系可利用溶解氧原位生成H2O2,减少外加药剂,但整体效率常受制于“H2O2生成与活化”两步串联带来的动力学与扩散瓶颈。三电子氧还原(3e- ORR)可以直接实现O2-→•OH转化;实现这一策略需要同时具备2e- ORR与1e-活化能力的双功能位点以及快速的Fe(II)/Fe(III)循环能力。在此背景下,Fe/Mo双金属因Mo(IV)/Mo(VI)可促进Fe(III)/Fe(II)循环以及提升稳定性被认为具备一定的潜力,但用于3e- ORR驱动光自芬顿的系统研究仍有限,相关结构-机理关系有待进一步阐明。

HTCC/FePMo采用可规模化的球磨方法制备而成

HTCC/FePMo表现出优异的污染物去除率和较高的•OH生成能力

HTCC通过双电子将*O2转化为H2O2

Fe位点介导一电子H2O2原位活化为•OH



图1(a)HFe催化剂合成示意图,(b)FePMo和(c)HFe的SEM图,(d-e)HFe的TEM图,(f)HFe的EDS元素图,(g)HFe的AFM图(HFe的高度曲线),(h)HTCC、FePMo和HFe催化剂的XRD图谱和(i)FTIR光谱


图2(a)不同材料的TC降解曲线,(b)一级速率常数(kobs)以及(c)TC的矿化效率,(d)紫外-可见漫反射光谱,HTCC、FePMo和HFe(e)荧光寿命、(f)瞬态光电流响应、(g)EIS和(h)Tafel曲线,(i)HTCC、FePMo和HFe的Cdl


图3(a)不同淬灭剂存在下HFe的TC降解效率,不同体系的ESR谱图(b)DMPO-•OH和(c)DMPO-•O2-,(d)不同气氛下HFe的TC去除率,(e)在O2饱和的K2SO4溶液中,添加10 mmol/L KSCN前后,HTCC、FePMo和HFe的ORR LSV曲线,(f)在旋转圆盘电极上以不同转速测试(f)HTCC和(g)HFe的线性扫描伏安图,RRDE分析(h)HTCC和(i)HFe的n值和H2O2选择性,(j)FePMo和HFe表面ORR生成•OH过程的自由能图


图4(a)HFe和(b)FePMo的PDOS曲线,(c)FePMo和(d)HFe的功函数,(e)HFe异质结的IEF比较(HTCC强度设置为“1”),(f)FePMo和HFe的光吸收,不同条件下原位KPFM测试和表面电荷分布示意图:(g)光照和(h)黑暗、(i)在黑暗与光照条件下HFe的表面接触电位差(j)FePMo和HFe中电子在CBM上的有效质量与空穴在VBM上的有效质量计算值,HFe反应前后的XPS光谱:(k)Fe 2p和(l)Mo 3d


图5(a)T.E.S.T.对TC及其中间体的毒性评价,(b)TC溶液及其中间产物对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coil)生长的影响,(c)S. aureus和(d)E. coil抑菌圈直径变化过程,(e)小麦幼苗的叶绿素荧光图像(Fv/Fm),(f)不同溶液对小麦的影响光子产率的变化(Y(II))


图6(a)自然光光照下TC的光催化降解,(b)共存可变离子、HA、初始pH值和不同天然水类型下PM系统对TC的降解效率,(c-d)使用HTCC/Vis、FePMo/Vis和HFe/Vis系统处理1 kg TC的环境相关描述符的相对环境影响,(e)用于污染物去除的连续流动反应器去除RhB和TOC的效率,(f)连续流反应器废水中的TC浓度和TOC去除效率

本研究通过一种潜在可规模化应用的球磨策略,制备了HFe异质结光催化剂,打通了光激发电子的高速传输通道。该体系集成了以下功能:HTCC上的2e- ORR反应(原位生成H2O2);Fe位点对吸附态H2O2的1e-活化(生成•OH);Mo辅助的Fe(II)/Fe(III)再生循环(Fe(II)/Fe(III)。与单一组分相比,HFe复合材料在TC氧化方面表现出显著优异的光催化活性,性能优于许多已报道的异质结体系。该催化剂在各种反应条件、污染物类型和水体基质中均展现出稳健的效率及强大的抗背景干扰能力,毒性试验进一步证实,处理后的溶液对细菌和植物光系统的抑制作用显著降低。该体系无需额外添加H2O2,通过3e- ORR新路径跨越了中间体扩散的动力学瓶颈。HFe/vis系统在连续流反应器中实现了低能耗去除TC。此外,生命周期评估(LCA)结果表明该系统具有极低的碳足迹与能耗。因此,这种 Fe/Mo 双位点碳-簇异质结为难降解废水的可见光高级氧化处理提供了一种可扩展且可持续的策略。

BoShen, Yuxin Hui, Qi Wang, Fei Wang, Derek Hao, Huayue Zhu, Liguo Shen, Hao Du. Fe/Mo bimetallic sites-decorated carbonaceous material via 3 electron photocatalytic oxygen reduction reaction pathway for ultra-efficient degradation of water pollutants. Applied Catalysis B: Environment and Energy, 2026, 387, 126521. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.126521.


识别上方二维码访问论文原文


撰稿:申博

编辑:环境与能源功能材料

审核:王齐 杜豪


申博(第一作者),浙江工商大学2023级硕士研究生,主要从事环境功能材料的设计、反应机理解析与技术应用研究。以第一作者在Appl. Catal. B: Environ. Energy和J. Clean. Prod.发表论文2篇;参与论文11篇,申请实用新型专利1项;参与多个校级项目(2项)和省级项目(3项)并获奖。


王齐(通讯作者),浙江省杰出青年基金获得者、浙江省“151人才”第二层次培养人员、浙江省高校拔尖人才,浙江省高校“双带头人”教师党支部书记工作室负责人。Chin. Chem. Lett.编委、巴塞尔公约亚太区域中心化学品和废弃物环境管理智库专家、复合材料学报青年编委,入选2022-2025年全球前2%顶尖科学家“年度影响力”榜单。先后获评浙江省“师德先进个人”、浙江省高校“优秀党务工作者”等荣誉。承担国家自然科学基金、浙江省杰出青年基金、浙江省科技厅公益技术项目、省属高校科研业务费等项目10余项。在Angew. Chem. Int. Ed.、Appl. Catal. B: Environ.等期刊上发表SCI论文100余篇,28篇入选ESI前1%高被引论文,4篇入选热点论文。近年指导学生在挑战杯、大学生节能减排大赛等竞赛获省级及以上奖励40余项。


杜豪(通讯作者),讲师,博士毕业于华中科技大学。主要从事光催化、水污染控制、环境功能材料等的研究工作。入选2024年、2025年全球前2%顶尖科学家“年度影响力”榜单。近五年,以第一/通讯作者在Appl. Catal. B: Environ. Energy, Chem. Eng. J.等期刊发表SCI一区/TOP论文近30篇,7篇曾入选ESI高被引论文,3篇入选热点论文。主持浙江省自然科学基金、浙江省教育厅一般科研项目、省属高校基本科研业务费等项目。指导的学生在挑战杯、大学生节能减排大赛等竞赛获省级及以上奖励10项。

王齐教授团队光催化与环境健康课题组网站:

https://www.x-mol.com/groups/qiwang

识别上方二维码访问课题组


声明: 1 、环境与能源功能材料公众号分享国际生物质(壳聚糖、纤维素、木质素、海藻酸等)功能材料、太阳能蒸发材料、新型吸附材料、碳基(石墨烯、碳纳米管、碳量子点、生物炭、富勒烯等)材料、 MOFs/HOFs/COFs 材料、光催化材料、 Fenton 材料、产氢材料等相关前沿学术成果,以及其它相关数据处理方法、论文写作和论文投稿等信息,无商业用途。2、本公众号尊重原创和知识产权人的合法权利。如涉及侵权,请立刻联系公众号后台或发送邮件,我们将及时修改或删除。3 、部分图片和资源来源网络或转摘其它公众号!凡注明 " 来源: xxx (非本公众号) " 的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。 4 、外文文献翻译目的在于传递更多国际相关领域信息。外文文献由课题组研究生翻译,因学识有限,难免有所疏漏和错误,请读者批判性阅读,也恳请大家批评指正。 5 、欢迎环境与能源材料相关研究成果提供稿件,环境与能源功能材料公众号将会及时推送。联系邮箱:EEmaterials@163.com ; 联系微信号: LeoChuk 。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
大疆针对北京地区消费级无人机推出专属托管服务:最长可免费存储一年,后续每台每年199元

大疆针对北京地区消费级无人机推出专属托管服务:最长可免费存储一年,后续每台每年199元

IT之家
2026-10-26 17:28:41
自媒体人"徽剑" 因曝光电诈骨干被灭口,谁透露了他的地址、照片、车牌号?

自媒体人"徽剑" 因曝光电诈骨干被灭口,谁透露了他的地址、照片、车牌号?

新商业派
2026-10-27 13:52:30
最煎熬的不是失业没了工作,而是社保年限从15年涨到了20年

最煎熬的不是失业没了工作,而是社保年限从15年涨到了20年

细说职场
2026-10-27 15:12:13
16GB+1TB!小米新机官宣:10月27日,全新发布!

16GB+1TB!小米新机官宣:10月27日,全新发布!

科技堡垒
2026-10-27 13:32:01
万岁山NPC“胖郎中”宣布离职:4个月把了9000人的脉,拒绝景区涨薪挽留,想当一名好中医,“在这里一辈子也不可能实现”,将考医师资格证

万岁山NPC“胖郎中”宣布离职:4个月把了9000人的脉,拒绝景区涨薪挽留,想当一名好中医,“在这里一辈子也不可能实现”,将考医师资格证

极目新闻
2026-10-26 14:28:19
人民日报痛批“拒接陌生电话”:不是冷漠,是时代病了

人民日报痛批“拒接陌生电话”:不是冷漠,是时代病了

小影的娱乐
2026-10-27 14:26:21
美国断供C919发动机一年后,外媒称中国会造一台更好的,如今怎么样了?

美国断供C919发动机一年后,外媒称中国会造一台更好的,如今怎么样了?

互联鱼
2026-10-25 14:53:18
大幅提升亚洲纪录!全国游泳锦标赛:张展硕800自强势摘金

大幅提升亚洲纪录!全国游泳锦标赛:张展硕800自强势摘金

全景体育V
2026-10-27 20:36:49
姆巴佩用三国语言向中国致歉!称采访中自己不尊重中国历史

姆巴佩用三国语言向中国致歉!称采访中自己不尊重中国历史

垛垛糖
2026-10-27 22:06:55
新华社消息|联合国调查委员会:以色列在加沙持续实施种族灭绝

新华社消息|联合国调查委员会:以色列在加沙持续实施种族灭绝

新华社
2026-10-26 21:59:05
这是大跌的前兆, 一定要注意一下风险

这是大跌的前兆, 一定要注意一下风险

长路量
2026-10-27 11:51:08
现在中国面前有三个难题,而且每个都是倒计时:第一个,台湾统一没法再往后推了,统一不是选不选的问题,是必须交卷的题

现在中国面前有三个难题,而且每个都是倒计时:第一个,台湾统一没法再往后推了,统一不是选不选的问题,是必须交卷的题

扶苏聊历史
2026-10-27 14:57:00
存款风向突变轮到银行承压:大批储户宁愿少拿利息,也要把存款拆开分散到不同银行,50万存款红线正在重写存钱逻辑

存款风向突变轮到银行承压:大批储户宁愿少拿利息,也要把存款拆开分散到不同银行,50万存款红线正在重写存钱逻辑

磊子讲史
2026-10-14 15:03:30
神奇不再!四川负同曦吞3连败 郭昊文狂轰27+6+9+7失误

神奇不再!四川负同曦吞3连败 郭昊文狂轰27+6+9+7失误

醉卧浮生
2026-10-27 21:48:58
姆巴佩引发众怒!多个品牌终止合作,名记开炮:没脑子令人讨厌

姆巴佩引发众怒!多个品牌终止合作,名记开炮:没脑子令人讨厌

奥拜尔
2026-10-27 12:37:43
港媒评苹果首款折叠iPhone Duo:席卷全球的工程灾难 盘点列出七宗罪

港媒评苹果首款折叠iPhone Duo:席卷全球的工程灾难 盘点列出七宗罪

快科技
2026-10-27 12:28:11
随着广州91-90,辽宁84-90,山东92-103,CBA最新积分榜出炉

随着广州91-90,辽宁84-90,山东92-103,CBA最新积分榜出炉

侧身凌空斩
2026-10-27 22:07:56
2026胡润百富榜发布:张一鸣以6700亿元登顶中国首富,刷新中国首富财富纪录

2026胡润百富榜发布:张一鸣以6700亿元登顶中国首富,刷新中国首富财富纪录

每日经济新闻
2026-10-27 10:54:25
山东男篮输给北京没丢人,班顿彻底被弃用,得1分的外援该换了

山东男篮输给北京没丢人,班顿彻底被弃用,得1分的外援该换了

臻体育
2026-10-27 22:10:25
解放军报发文:应对重大台独事变,全军随时准备打仗,以武促统

解放军报发文:应对重大台独事变,全军随时准备打仗,以武促统

林子说事
2026-10-27 16:17:32
2026-10-27 22:36:50
热质纳能 incentive-icons
热质纳能
传热、传质、纳米、能源
3079文章数 78关注度
往期回顾 全部

科技要闻

Anthropic最硬气招股书,先把丑话说在前头

头条要闻

25岁女生患肠癌休学一年后重返校园 复查显示无瘤生存

头条要闻

25岁女生患肠癌休学一年后重返校园 复查显示无瘤生存

体育要闻

世界上最无趣的前锋,拿下了金球奖

娱乐要闻

芒果遇到厉娜和许飞笑发财了!

财经要闻

韩国芯片出口额可能下降高达1000亿美元

汽车要闻

纯电续航1003km 大五座SUV腾势N8正式开启预订

态度原创

教育
手机
本地
艺术
公开课

教育要闻

2027届注意!昆山杜克大学申请季临近

手机要闻

iPhone 18 Pro系列首发销量同比增长3.1% 中国市场成关键支撑

本地新闻

十月奔赴迪庆,解锁梅里日照金山

艺术要闻

550米!20年前的“上海第一高楼”方案,SOM设计

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版