近期，合肥综合性科学中心环境研究院环境材料与污染物分析检测平台黄行九研究员团队基于过一硫酸盐高级氧化技环境废水处理中取得新进展。研究团队通过空间配位调控技术合成了一系列以过渡金属氢氧化物为基底的单原子催化剂（Mo-SACs），成功活化过一硫酸盐（PMS）定向产生单线态氧（¹O₂）并高效降解环境水体中富电子有机污染物。

相关结果以论文“Substrate-engineered Mo single-atom catalysts for enhanced PMS activation: Selective ¹O₂ generation toward efficient tetracycline degradation”发表在国际期刊Chemical Engineering Journal (Chemical Engineering Journal 525 (2025) 170045)上，合肥综合性科学中心环境研究院为第一完成单位。

近年来，抗生素在环境水体中的残留与累积问题日益凸显。其不仅诱导耐药菌及耐药基因的扩散，更对生态系统稳定和公众健康构成严重威胁。在治理技术层面，传统高级氧化工艺主要依赖羟基自由基等非选择性活性物种，在实际水体中易受背景基质淬灭，导致氧化效率显著下降、运行成本攀升，并存在生成有毒副产物的风险。因此，发展能够精准调控反应路径、实现靶向去除的高效催化技术，已成为当前水污染控制领域亟待突破的关键课题。

针对以上科学问题，团队通过对基底采用配位调控策略，构建了锚定在过渡金属氢氧化物上的钼单原子催化剂（Mo-SACs），并成功诱导PMS活化路径向单线态氧主导的非自由基途径转变。实验结果表明Mo-Co(OH)₂可以在五分钟内快速降解富电子污染物四环素（k = 0.9588 min^-1），对¹O₂的选择性最高（可达80%）。结合原位拉曼光谱技术和DFT理论计算，Mo单原子充当PMS和基底材料之间的电子转移桥，从而增强电子的定向迁移并显著趋于与PMS分子末端的氧原子结合，进而产生¹O₂。本研究证实，通过对催化剂基底材料的电子结构进行精准调控，能够实现对PMS活化机制的有效引导，从而定向生成特定的活性氧物种。该发现揭示了材料基底性质与氧化路径选择性的内在关联，为高级氧化技术的精准设计提供了关键理论依据。

  Mo-SACs对四环素的活化性能研究及活性氧（ROS）物种鉴定

此外，在实际水体（合肥董铺水库、巢湖水域等）实验中，Mo-Co(OH)₂仍保持近100%的四环素去除能力。循环测试显示，在7次运行中活性稳定，且Mo元素的浸出量为2.75 μg/L。此外，Mo-Co(OH)₂/PMS系统在具备富电子基团的抗生素污染物中均保持了优秀的降解性能，凸显了其可广泛应用于不同目标污染物，实现环境修复的巨大潜力。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.170045