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 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 [Springer Nature]
卷期号:15 (1): 5771-5771 被引量:116
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
qwepirt完成签到,获得积分10
1秒前
载尘发布了新的文献求助10
1秒前
多情的捕完成签到,获得积分10
1秒前
yi发布了新的文献求助10
1秒前
everyone_woo完成签到,获得积分10
2秒前
季然完成签到,获得积分10
2秒前
111完成签到 ,获得积分10
2秒前
短巷完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
心想柿橙完成签到,获得积分10
3秒前
淡然靖柔完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
漫画完成签到,获得积分10
6秒前
HowesFeng完成签到,获得积分10
7秒前
1661321476完成签到,获得积分10
7秒前
橘子汽水和蛋糕完成签到,获得积分10
7秒前
Ray完成签到,获得积分10
8秒前
forever完成签到,获得积分10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
畅快白梦完成签到,获得积分10
9秒前
科研通AI6应助崇秀明采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
快乐疯样完成签到,获得积分10
10秒前
伶俐的紫蓝完成签到,获得积分10
10秒前
123发布了新的文献求助10
10秒前
土木搬砖法律完成签到,获得积分10
10秒前
浮光完成签到,获得积分10
11秒前
千江有水完成签到,获得积分10
11秒前
暴力熊二完成签到,获得积分20
11秒前
wcli完成签到,获得积分10
11秒前
拾柒完成签到 ,获得积分10
12秒前
Attempter完成签到,获得积分10
12秒前
丘比特应助yi采纳,获得10
12秒前
keyan完成签到,获得积分10
12秒前
NiL完成签到,获得积分10
12秒前
GLN完成签到,获得积分10
13秒前
YCH_mem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
Iron toxicity and hematopoietic cell transplantation: do we understand why iron affects transplant outcome? 2000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1021
Teacher Wellbeing: Noticing, Nurturing, Sustaining, and Flourishing in Schools 1000
A Technologist’s Guide to Performing Sleep Studies 500
EEG in Childhood Epilepsy: Initial Presentation & Long-Term Follow-Up 500
Latent Class and Latent Transition Analysis: With Applications in the Social, Behavioral, and Health Sciences 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5482803
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4583511
关于积分的说明 14390213
捐赠科研通 4512809
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2473255
邀请新用户注册赠送积分活动 1459255
关于科研通互助平台的介绍 1432883