近日，环化学院石国升钻研员团队在国际顶级物理期刊《Physical Review Letters》上颁发石墨烯固相调控构筑T型铁基畸形多化学计量比（简称：“反晶”）类芬顿复合超高活性催化剂用于有机废水高效处置的钻研成就，论文标题为“T-shaped Fe-based multi-stoichiometry stereoscopic composite catalyst with ultrahigh activity towards Fenton-like water treatment, synthesized via graphene-controlled growth”。
面对全球性水传染挑战，出格是由人丁增长、工业化和能源需要激增带来的有机传染物问题，亟需高效、低成本的深度处置技术。非均相类Fenton催化技术凭借其强氧化能力、和善反映前提、操作轻便、占地幼及运行成本低蹬着势，已成为极具远景的解决规划。然而，传统非均相催化过程——蕴含吸附、活化（产生涯性氧自由基）和解吸三个关键步骤——常受限于彼此优化方向之间的相互造约，出格是“吸附-解吸”矛盾：强反映物吸附往往伴随产品解吸难题，而单纯增长活性位点数量又难以协同优化多步骤动力学。通过构建多金属复合催化剂被视为一种有效战术，但其刻薄、复杂的合成工艺严沉造约了其产业化利用。据我们所知，到目前为止还没有拥有多职能活性位点的催化剂框架，能够同时优化三种芬顿和类芬顿催化过程。
石墨烯固相精准构筑T型Fe2O3@FeOCl反晶新战术
针对这一瓶颈，石国升钻研员团队基于其开创性的反晶资料钻研基。ㄈ鏝a2Cl/Na3Cl/K2Cl/Li2Cl/CaCl等[Nat. Chem. 10, 694(2018); Natl. Sci. Rev. 8, nwaa274(2021);Carbon 192, 93(2022); J. Colloid Interf. Sci. 648, 102(2023); Adv. Mater. Interfaces 10, 2202099(2023); Nano Lett. 2025, 25, 2334]），提出了一种轻便、可工业化的固相合成战术。该战术奇妙地利用石墨烯与铁基资料之间的水合阳离子-π作用节造六水三氯化铁分子在石墨烯表表的脱水过程，固相精准构筑T型铁基反晶类Fenton催化剂（T-shaped Fe2O3@FeOCl@graphene）。其成长过程类似于“分子插秧”，即在石墨烯表表精准“种植”FeCl3?6H2O先驱体分子，仅需精确控温，与石墨烯直接作用的六水三氯化铁分子能够在更低的温度下被活化，天生二维Fe2O3；而未与石墨烯作用的部门，则因温度较低只能维持原状并天生FeOCl分子。由此，即可大面积获得石墨烯负载的T型Fe2O3@FeOCl复合结构。
该结构中的二维Fe2O3纳米片可能显著加快H2O2吸附；二维FeOCl纳米片则同时推进H2O2中过氧键断裂以高效天生高活性HO?自由基，并加快自由基反映产品的解吸。这种“双职能位点协同”架构，初次在单一催化剂系统中实现了对吸附、活化及解吸全流程的协同优化，不仅突破了传统单点优化或多金属复合战术的局限，更为高机能类Fenton催化剂的工业化利用启发了新蹊径，其催化降解有机传染物的效能提高了一个量级以上。
该钻研工作中，亿万先生MR上海市无机二维超资料原子调控与利用沉点尝试室和核电关键资料全国沉点尝试室石国升钻研员、荆州大学丁益宏教授为通讯作者，亿万先生MR岳东亭副钻研员、荆州大学曾天标博士后和亿万先生MR李云涨博士为共同第一作者，亿万先生MR为第一实现单元和通讯单元。该钻研得到了国度天然科学基金、青海省昆仑英才打算、青海省科委、上海市科委等经费支持。
论文链接：https://doi.org./10.1103/vdxk-lvnt
