一、文章概述
文章提出了一种简单而通用的单原子金属合成空位缺陷锚定的方案，该方案对过氧单硫酸盐(PMS)具有良好的活化性能。利用熔融过渡金属盐一步在环保的Ti2AlN金属衬板上产生Ti空位缺陷、金属离子转化为金属原子、单原子金属的锚定和构建二维(2D)MXene结构。在PMS/单原子Co过程中，在不到2min的范围内完全去除卡马西平(CBZ)、磺胺甲恶唑(SMX)和2,4-2氯酚(2,4-DCP)等模型污染物。羟基自由基(OH)、硫酸盐自由基（SO4-）和非自由基氧化共同促进了污染物的降解。更重要的是，裸露的MXene底物具有较强还原性的Ti原子触发了Co(III)/Co(II)循环，从而加速了PMS的活化。单原子Co催化剂即使在碱性条件下或在实际河水中也能表现出优异的性能。
图1.单原子Co催化剂在(a、b)和(c、d)浸泡在3M盐酸溶液中后的SEM图像和EDS映射图像。(e)单原子Co催化剂浸泡在3M盐酸溶液中前后的XRD图谱。(f)单原子Co催化剂、Co箔和氧化亚钴在Co k-边缘的归一化XANES。
图2.单原子Cu催化剂在(a)和(b)在含50g/L氯化铁的3M盐酸溶液中浸泡后的扫描电镜图像。(c-d)单原子铜催化剂的ac-STEM-HAADF图像。(e)单原子Cu催化剂的EDS映射图像。(f)单原子铜催化剂、铜箔和氧化铜的铜k边缘的归一化XANES。
图3.使用所制备的Co@Ti2-xN催化剂降解(a)SMX、(b)CBZ和(c)2、4-DCP。(d)ln（C/C0）与时间的变化。条件：[催化剂]0=50mgL-1、[PMS]0=2mM、[SMX]0=5μM、[CBZ]0=5μM、[2,4-DCP]0=5μM、[pH]0=6.95、T=25℃。
图4.(a)甲醇和叔丁醇对SMX降解的影响。(b、c)存在和不存在甲醇时ATZ和NB的降解。(d)Co@Ti2-xN催化剂的EPR谱，“*”表示DMPO-HO加合信号(aN=15.02G、aβ-H=14.93G)，♣代表DMPO-SO4加合信号(♣=13.80G、aβ-H=10.06G、aγ-H1=1.55G、aγ-H1=0.80G)。条件：[催化剂]0=50mgL-1、[PMS]0=2mM、[SMX]0=[ATZ]0=[NB]0=5μM、[pH]0=6.95和T=25℃。
图5.(a)在Ti2N MXene存在和不存在时，Co2+/PMS过程中SMX的降解。(b)在MXene存在和不存在的情况下，Co2+/PMS过程的紫外可见光谱。(c)Co@Ti2-xN催化剂的循环运行。(d)实际河水中SMX的降解情况。条件：[催化剂]0=50mgL-1、[CoCl2]0=5mgL-1、[Ti2N]0=10mgL-1[PMS]0=2mM、[SMX]0=5μM和T=25℃。
文章提出了一种简单而通用的单原子金属熔融金属盐合成方法。该方法采用钛空位缺陷锚定策略，而不是复杂的c-n-金属配位方法。制备的单原子金属的有效活化和难降解有机污染物的超快速降解。除了目前公认的两种PMS激活途径，即单原子金属活化和非自由基氧化外，通过触发Mo(III)/Co(II)循环加速PMS的激活被认为是另一种独特的途径。此外，单原子Co激活PMS对有机污染物的降解效率高于酸性条件下，优于传统的基于金属离子的芬顿类反应。经过长期的循环利用，单原子钴催化剂仍表现出令人满意的性能。在实际河水中，单原子钴催化剂也保持了良好的效率。MAX陶瓷包括一个材料家族，多达数百种。所有金属活性低于MAX陶瓷中M和A原子的过渡金属阳离子均可用熔融金属盐法制备单原子金属。因此，本研究不仅发展了多相质谱的氧化过程，而且为方便合成单原子金属催化剂提供了一种通用的方法。
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.119898
本信息源自互联网仅供学术交流 ，如有侵权请联系我们立即删除。
