In Situ Turning Pollutants Into Catalysts: A Phase‐Transition Self‐Catalysis Paradigm for Sustainable Water Treatment

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作者
Y X Zhang,Lekang Cui,Yaqin Shi,Yan Zhao,Cong Yuan,Chengcheng Tian,Jiazhen Cao,Mingyang Xing
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (33): e5490783-e5490783
标识
DOI:10.1002/anie.5490783
摘要

ABSTRACT Decentralized water treatment is constrained by high chemical demand and rapid catalyst deactivation, limiting the low‐carbon remediation of waters containing heavy metals and organic micropollutants. Herein, we report a phase‐transition‐driven self‐catalytic strategy that converts metal pollutants in situ into active catalysts for integrated purification and valorization. In a representative Ni 2+ /phenol system, peroxymonosulfate (PMS) shifts the Ni 2+ ⇌ Ni(OH) 2 equilibrium toward NiOOH nanoparticle formation, which rapidly induces phenol polymerization and co‐precipitation with residual Ni(OH) 2 . Consequently, phenol is completely removed, while Ni 2+ decreases from 28 to 0.08 mg L −1 with ultralow PMS consumption. Mechanistic studies identify NiOOH as the reactive phase that oxidizes phenol to phenoxy radicals via proton‐coupled electron transfer and proton transfer–electron transfer pathways. This strategy is highly effective for treating industrial phenolic wastewater and offers a modular platform adaptable to various metal ions (e.g., Co 2+ , Cu 2+ ) and oxidants (e.g., NaClO, Peroxydisulfate). Combined with effective products recovery, it offers substantial economic and environmental advantages over existing methods. This work recasts pollutants from treatment targets into treatment agents, offering a fresh, and scalable route to sustainable water remediation.
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