Axially engineered single atoms in enzyme-mimic-binding pocket steering dehalogenation–polymerization pathways toward water pollutant upcycling

催化作用 污染物 氯 聚合 材料科学 化学工程 饮用水净化 化学 水处理 氮化碳 废水 纳米技术 合理设计 单体 表面改性 激进的 光化学 过程(计算) 分解 氮化物 分解水 多相催化 组合化学 界面聚合 氮化硼 碳纤维
作者
Biao Wu,Zhiling Li,Jie Zhang,Weiyu Zhou,Shih‐Hsin Ho,Xiaoguang Duan,Aijie Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:8
标识
DOI:10.1038/s41467-026-69253-y
摘要

Polymerization-based advanced oxidation processes (P-AOPs) represent a promising strategy for simultaneous pollutant abatement and water resource recovery. However, selective removal of halogenated organic pollutants via P-AOP remains challenging due to uncontrollable oligomerization pathways and radical chain inhibition induced by the chlorine substituent. Here, we develop an axial-nitrogen-coordinated single-atom iron catalyst (Fe-NCN) that triggers an electron-transfer pathway (ETP) via enhanced electronic pulling on 2,4,6-trichlorophenol (TCP), achieving near-complete dechlorination and catalytic transformation into polymeric products. Spectroscopic characterization and theoretical calculations reveal that the axial coordination of Fe-NCN regulates peroxymonosulfate (PMS) activation to form surface PMS* complex, which oxidizes the adjacent TCP via a short-range ETP regime due to the charge-constrained nature of the carbon nitride substrate. Upon electron extraction from TCP, PMS* is transformed into an active surface hydroxyl intermediate (OH−*), which attains nucleophilic substitution of organochlorine, subsequently triggering C-O crosslinking of the hydroxylated by-products with ultra-high electron utilization efficiency (~353%). This integrated dechlorination-hydroxylation-polymerization process can be scaled up for device-scale wastewater treatment with excellent stability. The collected oligomers can be processed to manufacture industrial-grade plastic products. This study advances the understanding of the complex polymerization regime of chlorinated micropollutants by using engineered atomic catalysts for sustainable and low-emission water purification. This study develops an enzyme-inspired single-atom iron catalyst that enhances electron-withdrawing effects on 2,4,6-trichlorophenol through axial ligands, achieving near-complete dechlorination and catalyzing its conversion into polymer products.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
饱满的绝义完成签到 ,获得积分10
1秒前
cc完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
子卿完成签到,获得积分0
2秒前
Lin完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
Loeop完成签到,获得积分10
4秒前
追寻天菱完成签到,获得积分10
4秒前
茶缸子01完成签到,获得积分10
4秒前
乐鱼完成签到 ,获得积分10
4秒前
情怀的应助被今年花胜去年红采纳,获得10
5秒前
现代大神完成签到,获得积分10
5秒前
小马想毕业完成签到,获得积分0
6秒前
双碳小王子完成签到,获得积分10
6秒前
晨雨初听完成签到,获得积分10
6秒前
子车半烟完成签到,获得积分10
7秒前
小齐的黑猫警长完成签到,获得积分10
7秒前
小只完成签到,获得积分10
8秒前
zhang完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
布鲁克克完成签到,获得积分10
10秒前
水含笑完成签到 ,获得积分10
10秒前
潇洒的惋清的应助被少年愁采纳,获得10
10秒前
岳博完成签到,获得积分10
10秒前
青山绿水完成签到,获得积分10
10秒前
有延迟完成签到 ,获得积分10
11秒前
无语的问雁完成签到,获得积分20
12秒前
读书的畀完成签到 ,获得积分10
13秒前
马哈哈完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
小伟完成签到,获得积分10
13秒前
Aaaaa完成签到,获得积分10
13秒前
JoJo完成签到,获得积分10
15秒前
慈祥的夏天完成签到,获得积分10
18秒前
且听风吟完成签到,获得积分10
18秒前
下雨了完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
crow完成签到,获得积分10
20秒前
ChenHaotian完成签到 ,获得积分10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8115661
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9521517
关于积分的说明 21533979
捐赠科研通 7693831
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3413595
关于科研通互助平台的介绍 2539944
邀请新用户注册赠送积分活动 2453622