近日，中国科学院化学研究所的研究人员发现赤铁矿纳米光电催化材料可高效、高选择性活化水分子，为复杂水体中目标污染物的选择性高效去除以及化学品的高价值氧化转化提供了新策略。
业内人士表示，该研究突破了传统自由基型光(电)催化反应的瓶颈，为高选择性光(电)催化提供了新思路。
在前期研究中，科研人员凭借动力学同位素效应、电化学阻抗谱、原位电化学红外光谱等手段，证明了赤铁矿表面水分子的光电催化氧化是通过水分子亲核进攻表面物种机制进行，其中水分子的氧氢键断裂过程是耦合的质子/空穴转移，属于反应的决速步骤。
进一步研究显示，赤铁矿纳米光电催化材料表面可高效、高选择性活化水分子，通过非自由基途径将水中的氧原子转移到系列有机和无机反应物上，实现了它们的高选择性氧化，如将水中高毒性的亚硝酸盐、亚砷酸等无机污染物加氧氧化成毒性相对较低的硝酸盐和砷酸。它对于中心原子含有孤对电子的有机物，如有机硫、有机膦等，也可实现高选择性的氧化。
光(电)催化在污染物降解方面具有广阔的应用前景。目前，广泛采用的光(电)催化剂主要通过界面单电荷转移及其产生的自由基物种来氧化降解污染物。这些高氧化性自由基物种往往在降解污染物的同时，也无选择性地氧化与污染物共存的有机质(如腐殖酸)，降低了目标污染物的降解效率。同时，这种无选择性反应也限制了光(电)催化在有机合成方面的应用。
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