羟基磷灰石核壳纳米反应器实现硫酸根自由基选择性生成与污染物高效降解

本文设计了一种羟基磷灰石（HAP）"核"与单原子钴（CoSA）"壳"构成的纳米反应器，通过表面限域策略将硫酸根自由基（SO4•?）半衰期从40.0 μs延长至72.7 μs，实现了新兴有机污染物（EOCs）的高效降解与天然有机物（NOM）的协同去除，为复杂水体净化提供了新思路。

　　

亮点

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  HAP@Co_SA核壳结构通过纳米限域效应选择性生成表面结合型SO₄^•?
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  表面结合型自由基半衰期延长至72.7 μs，显著提升氧化效率
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  协同实现EOCs降解与NOM絮凝的双重功能

催化剂形貌与结构

催化剂合成路线如图1a所示。电镜观察显示HAP@Co_SA具有明确的纳米棒形态（图1b和图S1）。高分辨TEM图像（图1c）显示出由晶体HAP"核"（晶格间距0.28 nm）与非晶碳"壳"（约2 nm厚）构成的核壳纳米结构。HAADF-STEM图像（图1d）进一步证实单原子催化剂层包裹在HAP表面。

结论

本研究通过在水处理领域构建纳米限域类芬顿氧化体系，为EOCs与NOM共污染水体的治理提供了新方案。在HAP纳米棒上沉积原子级分散Co催化剂形成的核壳纳米反应器，通过HAP"核"与Co_SA"壳"的协同作用，实现了过氧单硫酸盐（PMS）活化过程中表面结合型SO₄^•?的选择性生成。