硫掺杂协同氧空位诱导非均匀应变驱动过一硫酸盐高效活化：双活性中心的协同机制

本研究针对过一硫酸盐(PMS)活化效率不足的问题，通过硫掺杂(Sxx )和氧空位(OVxx )协同诱导非均匀应变，构建了S3 OV3 CO催化剂。该材料通过增强Co电子密度和3d未占据态，实现PMS吸附能降低至-7.73 eV，降解苯二酚-2和四环素仅需8分钟，为金属氧化物催化剂设计提供了应变工程新思路。

　　

在环境污染治理领域，过一硫酸盐(PMS)高级氧化技术因其强氧化能力备受关注，但传统催化剂存在活化效率低、反应路径单一等瓶颈。钴氧化物(Co₃
O₄
)虽被广泛研究，但单纯掺杂或缺陷工程往往只能有限提升性能。更关键的是，现有研究对硫掺杂(S_xx
)与氧空位(OV_xx
)的协同机制缺乏系统阐释，特别是二者共同诱导的晶格应变如何影响电子结构这一科学问题尚未破解。

为突破这些限制，研究人员通过溶胶-凝胶法和可控煅烧制备了系列S_xx
OV_xx
CO催化剂。采用X射线衍射(XRD)和电子顺磁共振(EPR)定量表征应变程度与缺陷密度，结合密度泛函理论(DFT)计算揭示了S_xx
通过3p轨道极化降低Co-S键离子性，而OV_xx
通过移除O^2-
增强Co 3d离域化的协同机制。电化学测试和原位红外光谱追踪了PMS活化过程。

S_xx
OV_xx
CO制备
通过钴甘油前驱体的硫脲修饰和梯度煅烧，实现S掺杂量与OV密度的精准调控。X射线光电子能谱(XPS)证实S₃
OV₃
CO中S^2-
取代晶格O位点，同步产生最高OV密度(28.9%)。

形貌与元素分析
扫描电镜(SEM)显示S₀
OV₀
CO为规则球形，而S₃
OV₃
CO表面出现明显晶格畸变。元素映射证实S均匀分布在扭曲晶格中，与Co形成直接键合。

结论
该研究创新性发现：1) S_xx
通过宽域3p轨道降低Co-S键离子性(吸附能从-6.83降至-7.03 eV)，同时促进OV形成；2) OV_xx
通过Co 3d离域化增强PMS吸附(-7.73 eV)；3)二者协同产生的非均匀应变使反应速率常数达0.00854 min^-1
·m^-2
·g。这种"双活性中心"机制为设计高效金属氧化物催化剂提供了新范式，发表于《Applied Catalysis B: Environment and Energy》的研究不仅解决了PMS活化效率问题，更创立了通过掺杂-缺陷协同调控晶格应变的新方法论。