可见光下酚类介导的高碘酸盐活化新机制：溶解氧依赖的活性氧物种生成及其环境应用

针对传统高碘酸盐(PI)活化技术依赖紫外光/化学活化剂的局限性，中南民族大学团队创新性发现酚类化合物通过氢键作用介导PI在可见光(Vis)下的活化，揭示了溶解氧(DO)依赖的质子耦合电子转移(PCET)路径生成•OH和O2•–的机制。该研究为开发无碘副产物的绿色高级氧化工艺(AOPs)提供了新思路，对实际水体中酚类污染物的高效降解具有重要应用价值。

　　

在环境治理领域，高级氧化工艺(AOPs)因其能高效降解顽固污染物而备受关注。然而传统高碘酸盐(PI)活化技术面临两大瓶颈：一是依赖高能耗的紫外光或易造成二次污染的化学活化剂，二是可见光(Vis)下PI的摩尔吸光系数极低导致活化效率近乎为零。更棘手的是，现有研究对PI活化机制的解释存在矛盾——既有理论认为UV/太阳光可直接分解PI，但实际观测到细菌存在反而促进PI分解的现象又挑战了这一认知。这种理论与实践的割裂，呼唤着对PI活化本质的重新探索。

中南民族大学的研究团队独辟蹊径，将目光投向自然界广泛存在的酚类化合物。他们发现当酚类(如苯酚PhOH)与PI形成氢键复合物时，竟能在温和的可见光(λ≥420 nm)下实现PI的高效活化。这一现象颠覆了"可见光无法激活PI"的传统认知，更令人惊讶的是，溶解氧(DO)的浓度直接决定了活性氧物种(RSs)的生成路径。通过飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)和电子自旋共振(ESR)等尖端技术，团队捕捉到关键中间体：激发态PI-PhOH复合物通过质子耦合电子转移(PCET)途径同步产生水合电子(e_aq^–)/氢自由基(^•H)与苯氧自由基(PhO^•)。在缺氧环境中，这些初级产物会相互淬灭；而在富氧条件下，溶解氧会竞争性捕获e_aq^–/^•H生成O₂^•–/HO₂^•，进而诱发PI持续活化产生占比91.5%的^•OH。

研究采用多学科技术手段：密度泛函理论(DFT)计算揭示了PI-PhOH复合物的电荷转移激发特性；同位素标记实验证实^•OH主导PhOH降解；实际水体测试显示该系统在自然太阳光下对四环素、双酚A等酚类污染物保持高效降解，且避免了有毒碘代酚(HOI/I₂)的生成。特别值得注意的是，团队拓展发现天然有机物(NOM)同样能介导PI的可见光活化，这为直接利用水体中的NOM构建"自供能"净化系统提供了可能。

结论部分指出，该研究首次阐明酚类-氢键网络在PI可见光活化中的核心作用，建立了"DO浓度→自由基转化→污染物降解"的定量关系模型。其科学价值在于突破了可见光AOPs的设计瓶颈，工程意义则体现在：①利用广泛存在的酚类/NOM作为天然活化剂；②适应实际水体复杂成分；③太阳光驱动下的低能耗运行。这项发表于《Applied Catalysis B: Environment and Energy》的成果，不仅为水处理技术提供了新范式，其揭示的"分子协同光活化"原理对开发其他绿色氧化工艺具有普适指导意义。