Asymmetric Coordination Engineering of MXene‐Based Metal Arrays for Oriented Generation of High‐Valent Metal‐Oxo Species from Peroxymonosulfate for Fast Water Decontamination

双金属片 惰性 化学 人体净化 金属 氧气 析氧 化学工程 配位复合体 金属有机骨架 水处理 纳米技术 设计要素和原则 材料科学 饮用水净化 分解水 激进的 催化作用 化学稳定性 铂金 氧化还原 组合化学 氧化物 过渡金属 惰性气体 分子 光化学
作者
Zhifeng Li,Xiaoyue Ji,Qingbao Li,Yufei Zhen,Shishu Zhu,Xingtao Xu,Wei Wang,Xiaoguang Duan,Zhiqiang Sun,Jun Ma
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (3): e22714-e22714 被引量:18
标识
DOI:10.1002/anie.202522714
摘要

Abstract High‐valent metal‐oxo species (HVMOS) are appealing for water purification because they break the activity‐selectivity trade‐off of conventional radical‐based advanced oxidation processes. However, oriented HVMOS generation via heterogeneous reactions has been challenging because of the difficulty in the precise design of favourable and high‐loading active sites. Herein, a facile asymmetric oxygen‐containing coordination strategy was developed to activate inert metal arrays in V 2 C MXene, which could effectively activate peroxymonosulfate (PMS) to selectively generate HVMOS. The unique ultrashort‐range distance between neighboring V sites (2.36 Å) in MXene with asymmetric coordination generated a distinctive topological sympathetic electric field (TSEF), which enabled efficient PMS activation and ultrafast oxidation of water pollutants ( k obs = 1498.33 min −1 M −1 ). Mechanistic studies revealed a new single‐electron‐transfer pathway from PMS to V 2 C through short‐range bimetallic oxygen bridges, significantly reducing the energy barrier of HVMOS generation promoted by TSEF. The nonradical system exhibited robust anti‐interference capacity and excellent stability in different real water matrices and long‐term operations.
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