Tuning electronic structure of metal-free dual-site catalyst enables exclusive singlet oxygen production and in-situ utilization

单线态氧 催化作用 氟 材料科学 氧气 吸附 氮气 化学工程 光化学 化学 工程类 有机化学
作者
Chao-Hai Gu,Song Wang,Ai-Yong Zhang,Chang Liu,Jun Jiang,Han‐Qing Yu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 5771-5771 被引量:200
标识
DOI:10.1038/s41467-024-50240-0
摘要

Abstract Developing eco-friendly catalysts for effective water purification with minimal oxidant use is imperative. Herein, we present a metal-free and nitrogen/fluorine dual-site catalyst, enhancing the selectivity and utilization of singlet oxygen ( 1 O 2 ) for water decontamination. Advanced theoretical simulations reveal that synergistic fluorine-nitrogen interactions modulate electron distribution and polarization, creating asymmetric surface electron configurations and electron-deficient nitrogen vacancies. These properties trigger the selective generation of 1 O 2 from peroxymonosulfate (PMS) and improve the utilization of neighboring reactive oxygen species, facilitated by contaminant enrichment at the fluorine-carbon Lewis-acid adsorption sites. Utilizing these insights, we synthesize the catalyst through montmorillonite (MMT)-assisted pyrolysis (NFC/M). This method leverages the role of MMT as an in-situ layer-stacked template, enabling controlled decomposition of carbon, nitrogen, and fluorine precursors and resulting in a catalyst with enhanced structural adaptability, reactive site accessibility, and mass-transfer capacity. The NFC/M demonstrates an impressive 290.5-fold increase in phenol degradation efficiency than the single-site analogs, outperforming most of metal-based catalysts. This work not only underscores the potential of precise electronic and structural manipulations in catalyst design but also advances the development of efficient and sustainable solutions for 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
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
涛1118发布了新的文献求助10
2秒前
徐亚楠发布了新的文献求助20
2秒前
热情礼貌一问三不知完成签到 ,获得积分10
4秒前
Fan完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
亦安宜安完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
鹿乃发布了新的文献求助10
5秒前
gett发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
妩媚的碧完成签到,获得积分20
6秒前
李健的应助被rebty采纳,获得10
7秒前
ToMoTT完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
白白发布了新的文献求助30
8秒前
9秒前
爱吃果冻完成签到 ,获得积分10
9秒前
学霸业完成签到,获得积分0
10秒前
10秒前
雅杰发布了新的文献求助10
11秒前
躺平的洋仔完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
13秒前
妩媚的碧发布了新的文献求助10
13秒前
郑文涛发布了新的文献求助10
13秒前
在水一方的应助被不学采纳,获得10
13秒前
正直小蚂蚁完成签到,获得积分10
13秒前
佳析陈发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
NexusExplorer的应助被白白采纳,获得10
16秒前
宇_y246完成签到,获得积分10
16秒前
科目三的应助被涛1118采纳,获得10
17秒前
17秒前
18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
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Rosenblum, Global Change Biology 800
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7906956
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9411374
关于积分的说明 20892479
捐赠科研通 7507682
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3361854
关于科研通互助平台的介绍 2499796
邀请新用户注册赠送积分活动 2392117