Double-Confined Ultrafine Cobalt Clusters for Efficient Peroxide Activation

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作者
Xiaowen Xie,Mingshan Zhu,Fei Xiao,Yongjie Xiang,Huanran Zhong,Zhimin Ao,Haibao Huang
出处
期刊:JACS Au [American Chemical Society]
卷期号:3 (5): 1496-1506 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacsau.3c00147
摘要

The construction of highly active catalysts presents great prospects, while it is a challenge for peroxide activation in advanced oxidation processes (AOPs). Herein, we facilely developed ultrafine Co clusters confined in mesoporous silica nanospheres containing N-doped carbon (NC) dots (termed as Co/NC@mSiO2) via a double-confinement strategy. Compared with the unconfined counterpart, Co/NC@mSiO2 exhibited unprecedented catalytic activity and durability for removal of various organic pollutants even in extremely acidic and alkaline environments (pH from 2 to 11) with very low Co ion leaching. Experiments and density functional theory (DFT) calculations proved that Co/NC@mSiO2 possessed strong peroxymonosulphate (PMS) adsorption and charge transfer capability, enabling the efficient O-O bond dissociation of PMS to HO• and SO4•- radicals. The strong interaction between Co clusters and mSiO2 containing NC dots contributed to excellent pollutant degradation performances by optimizing the electronic structures of Co clusters. This work represents a fundamental breakthrough in the design and understanding of the double-confined catalysts for peroxide activation.

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