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

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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:1
标识
DOI:10.1002/anie.202522714
摘要

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 V2C 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 (kobs = 1498.33 min-1M-1). Mechanistic studies revealed a new single-electron-transfer pathway from PMS to V2C 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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