综述：纳米限域催化剂在过硫酸盐基类芬顿氧化中的应用：机理、选择性与环境应用

这篇综述系统阐述了纳米限域工程如何通过精准调控催化微环境，突破传统过硫酸盐（PS）基类芬顿高级氧化工艺（AOPs）在活性物种调控、催化剂稳定性及污染物选择性降解方面的瓶颈，为可持续水处理技术提供新范式。

　　

Abstract

过硫酸盐（PS）基类芬顿高级氧化工艺（AOPs）在降解新兴污染物方面展现出巨大潜力，但其实际应用受限于PS利用率低、活性物种生成不可控及催化剂易失活等问题。纳米限域工程通过构筑原子级分散的金属活性位点（如单原子催化剂SACs）、金属纳米团簇（MNCs）和纳米颗粒（NPs），在限域空间内实现电子转移和反应路径的精准调控。研究表明，碳纳米管、石墨烯层间或分子筛孔道等限域结构可显著提升金属位点密度，优化d带电子结构，从而增强PS活化效率。

限域效应与催化机制

纳米限域环境通过空间位阻效应和界面电子耦合，选择性调控自由基（•OH、SO₄^•?）与非自由基（¹O₂、电子转移）路径。例如，Fe-N₄单原子限域于碳基底时，其未占据的3d轨道可促进PS的异裂解离，生成高选择性非自由基物种。金属-有机框架（MOFs）的孔径限制效应则能延长活性氧物种寿命达毫秒级，远超体相催化剂的纳秒级。

环境应用与挑战

在复杂水体基质（含Cl^?、HCO₃^?等）中，限域催化剂表现出抗干扰特性：石墨烯限域的Co纳米颗粒对双酚A的降解效率比均相体系提高8倍。当前挑战集中于限域结构的规模化制备及原位表征技术的开发，未来需结合机器学习辅助设计多级限域催化剂，推动AOPs从实验室走向工程化应用。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。