Domino effect enables dynamic electronic structure evolution for stable and efficient water purification

饮用水净化 电子结构 材料科学 多米诺骨牌 计算机科学 生物系统 纳米技术 工艺工程 化学 重组DNA 转染 密度泛函理论 分子动力学 蛋白质结构 大肠杆菌蛋白质类
作者
Jingjing Jiang,Chang He,Shengda Liu,Tongze Sun,Bowen Zhao,Ruixin Wang,Yanan Zhang,Zhenhao Zhao,Xuesong Ye,Hao Yu,Yifang Fu,Yanan Liu,Di Wu,Mingxin Huo,Dandan Zhou,Shuangshi Dong
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s41467-026-78263-9
摘要

The purification of water contaminated by persistent organic pollutants remains a critical global challenge, largely due to the intrinsic trade-off between high catalytic activity and long-term stability in advanced oxidation processes. Despite the tremendous potential of single-atom catalysis, its traditional static design strategies cannot adapt to dynamic and multi-step reactions. Here, we break the limitation of this static design by reporting a domino catalysis within a heteronuclear MgCo dual-single-atom catalyst. In this system, the Mg site selectively photoreduces O2 to H2O2 under light irradiation. This in-situ generated H2O2 and its derived surface hydroxyl groups act as dynamic modulators, progressively tailoring the electronic structure of the adjacent Co site. This on-demand electronic refinement optimally lowers the energy barriers for subsequent peroxymonosulfate activation and radical desorption, thereby driving efficient pollutant degradation while intrinsically stabilizing the Co center against leaching. Experiments and theoretical calculations elucidate that this seamless and spatially ordered cascade avoids competitive adsorption and maximizes efficiency. The system exhibits the highest normalized rate constant of 595.3 min−1 M−1 among various refractory contaminants over thirty regeneration cycles, outperforming the most state-of-the-art catalytic systems. This work introduces a dynamic and self-evolving catalytic approach that breaks the traditional activity-stability trade-off, suggesting a potential pathway toward effective and sustainable water purification technologies. The authors develop a domino catalytic system that dynamically reconstructs active sites’ electronic structure, lowering reaction barriers and inhibiting metal leaching for efficient and durable water purification.
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
汝坤完成签到 ,获得积分10
刚刚
北冰洋的夜晚An完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
鹰少完成签到,获得积分10
刚刚
劳模老徐完成签到 ,获得积分10
1秒前
心灵美的思枫完成签到,获得积分10
1秒前
winni完成签到,获得积分10
1秒前
传奇3的应助被Weight采纳,获得10
2秒前
2秒前
鲸落发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
兜兜完成签到 ,获得积分10
3秒前
stella完成签到 ,获得积分10
4秒前
周佳慧完成签到,获得积分20
4秒前
周漠完成签到 ,获得积分10
5秒前
Maple完成签到,获得积分10
5秒前
专注之双的应助被wyq采纳,获得10
5秒前
6秒前
fight完成签到,获得积分10
6秒前
gggoblin完成签到,获得积分10
6秒前
裴秀智完成签到,获得积分10
6秒前
koman完成签到,获得积分10
6秒前
qcy1997完成签到,获得积分10
7秒前
司菁完成签到,获得积分10
7秒前
张泽宇完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
共享精神的应助被KYRIE采纳,获得10
8秒前
早点休息发布了新的文献求助10
9秒前
你的完成签到 ,获得积分10
9秒前
HUYAOWEI完成签到,获得积分10
9秒前
胖虎完成签到,获得积分10
9秒前
Wzx完成签到,获得积分10
10秒前
强砸完成签到,获得积分10
10秒前
英雷完成签到,获得积分10
10秒前
wenxin发布了新的文献求助10
11秒前
搁浅完成签到,获得积分10
11秒前
pppsssyy完成签到 ,获得积分10
11秒前
紫色哀伤完成签到,获得积分10
12秒前
sikh完成签到,获得积分0
13秒前
Xxxxzzz完成签到,获得积分10
13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
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
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
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
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 8130047
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9532379
关于积分的说明 21594861
捐赠科研通 7711889
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3418072
关于科研通互助平台的介绍 2543760
邀请新用户注册赠送积分活动 2459275