光-等离子体接力催化分子氧活化：异质结界面促进的绿色氧化技术突破

研究人员针对清洁能源驱动分子氧活化(MOA)效率低下的难题，创新性耦合光催化与溶液等离子体催化技术，以TiO2锐钛矿-金红石异质结为媒介，揭示·O2–→1O2的接力机制，实现双酚A降解速率提升11.3倍，为绿色氧化技术提供新范式。

　　

在追求绿色化学与可持续发展的今天，如何高效激活分子氧(MOA)成为制约环境治理和清洁能源利用的关键瓶颈。传统光催化虽能生成超氧自由基(·O₂^–)，但氧化能力有限；等离子体催化虽可产生活性氧物种(ROS)，却面临寿命短、可控性差的困境。这两种看似互补的技术，却因机制不清和液相体系适应性差，长期难以协同增效。

吉林大学的研究团队在《Journal of Catalysis》发表的研究中，巧妙设计"光-等离子体接力催化"系统，通过TiO₂异质结界面调控ROS转化路径，实现双酚A降解效率的突破性提升。研究采用脉冲气泡放电等离子体与紫外光协同激发，结合EPR、荧光探针等技术追踪ROS动态，发现锐钛矿相促进·O₂^–生成，金红石相主导其转化为¹O₂，两相界面形成高效接力区，使氧化速率较单一技术提升5-11倍。

【增强分子氧活化的光-等离子体协同催化】
通过自制反应器实现双极脉冲放电与UV协同作用，混合晶相TiO₂展现最优性能。EPR检测证实·O₂^–信号在协同体系中增强5.8倍，而¹O₂特异性探针TEMP捕获到显著信号，揭示接力机制的存在。

【结论】
该研究首次阐明异质结界面在光-等离子体协同中的"ROS接力站"作用，TiO₂混合相通过空间分离的氧化步骤实现·O₂^–→¹O₂高效转化。Dexin Jin等提出的"激发-转移-转化"三阶段模型，不仅解决了液相ROS寿命短的难题，更开创了异质结材料设计新思路。这项发表于催化领域顶刊的工作，为废水处理、绿色合成等应用提供了兼具理论深度和技术可行性的解决方案。