电芬顿作为一种极具潜力的高级氧化技术,然而其受到过氧化氢(H2O2)产生和活化两个步骤的限制。与通过电化学两电子氧还原反应(ORR)产生H2O2相比,电化学三电子(3e-)ORR可以直接活化分子氧产生羟基自由基(·OH),从而突破了传统电芬顿反应的局限性。因此,3e- ORR是原位高效产生·OH的重要方法,为绿色水处理技术的发展开辟了新的途径。有鉴于此,基于前期系统性工作,同济大学化学科学与工程学院赵国华教授团队在国际知名期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上发表题为“In situ Production of Hydroxyl Radicals via Three-Electron Oxygen Reduction: Opportunities for Water Treatment”的综述性文章。
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该文总结了3e- ORR的特点和反应机理,进一步介绍了通过调节反应途径原位生成和利用·OH的机制,并系统综述了近年来3e- ORR催化剂的设计原则及其在水处理中的应用进展。文章还对对3e- ORR的发展和挑战进行了展望,以期促进其在水处理领域的实际应用。
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基于三电子氧还原反应的水处理示意图
赵国华教授为论文的通讯作者,博士后王智明为论文第一作者,研究工作得到了国家自然科学基金的支持。
论文连接:https://doi.org/10.1002/anie.202407628