Dynamic electronic modulation of single-atom Fe sites with p-block metal coordination enables highly selective generation of FeIV = O in Fenton-like reactions

催化作用 电子转移 选择性 金属 降级(电信) 材料科学 化学物理 纳米技术 氧气 化学反应 电子 化学 过渡金属 光化学 化学工程 配位复合体 双原子分子 析氧 环境修复 调制(音乐) 多相催化 化学键 激进的 电子结构 氧化还原 反应机理
作者
Zhendong Zhao,Huiwang Dai,Tiantian Nie,Tong Hu,Wenjun Zhou,Ming Zhang,Jiang Xu,Daohui Lin,Lizhong Zhu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 11290-11290 被引量:5
标识
DOI:10.1038/s41467-025-66177-x
摘要

High-valent iron-oxo species (FeIV=O) have garnered increasing attention for water purification, while the selective generation of FeIV = O in Fenton-like reactions still lacks an effective control protocol at the atomic level. Here, we propose an innovative coordination strategy to develop a series of diatomic FeMp–N–C catalysts with p-block metals (Mp: Bi, In, and Sb) for improving the selectivity of FeIV = O generation via peroxymonosulfate (PMS) activation. The p-block metal coordination facilitates the chemical bonding with the terminal hydroxyl oxygen of PMS to construct an electron-rich microenvironment surrounding the Fe active center, thereby transferring twice as many electrons to enable FeIV = O production through the high-spin-state FeIII intermediates. Consequently, the steady-state concentrations of FeIV = O in FeMp–N–C/PMS systems are substantially enhanced by almost an order of magnitude compared to conventional Fe–N–C and state-of-the-art FeMd–N–C catalysts (Md: Cu, Mn, and Ni). Under p-block metal coordination, FeMp–N–C catalysts selectively shift the Fe–N–C-PMS* complex-mediated electron transfer regime into the FeIV = O-dominated oxidation process, ultimately accounting for the efficient and sustainable degradation of organic pollutants. Our findings demonstrate a fundamental breakthrough in atomic-level electronic engineering for the selective synthesis of FeIV = O, which will provide promising prospects for environmental remediation and other catalytic applications. This study proposes a p-block metal coordination strategy to engineer the single-atom Fe sites for improving the selectivity of FeIV = O generation in peroxymonosulfate (PMS)-based Fenton-like reactions
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
张杰完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
pzc关闭了pzc文献求助
2秒前
wuxunxun2015完成签到,获得积分10
6秒前
洛水发布了新的文献求助10
6秒前
小聖发布了新的文献求助10
6秒前
11秒前
AishuangQi完成签到,获得积分10
14秒前
会咩的嘉人璐完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
帅五进九发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
LQ发布了新的文献求助10
17秒前
英姑应助蓝色牛马采纳,获得10
18秒前
18秒前
yyyy发布了新的文献求助10
20秒前
杜若完成签到,获得积分10
22秒前
pp完成签到 ,获得积分10
22秒前
王浩莹完成签到 ,获得积分10
24秒前
缓慢发卡完成签到,获得积分10
24秒前
孤独发布了新的文献求助10
25秒前
甜美香之完成签到 ,获得积分10
26秒前
旧梦如烟发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
yizhu完成签到 ,获得积分10
28秒前
都可以完成签到,获得积分10
29秒前
Miya完成签到 ,获得积分10
29秒前
谦让野狼应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
研友_ZbM2qn应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
30秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
yjh123应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
蓝色牛马发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得10
31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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Periodic Report Summary 2 - AFTER (A Framework for electrical power sysTems vulnerability identification, dEfense and Restoration) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7319661
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8935296
关于积分的说明 18941716
捐赠科研通 6978227
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214413
关于科研通互助平台的介绍 2382269
邀请新用户注册赠送积分活动 2193439