硫掺杂铁磷化物(FePSX)实现pH可切换的类芬顿催化：从·OH主导到Fe(IV)=O生成的机制创新

针对抗生素污染治理中传统类芬顿体系pH适应性差、活性氧(ROS)单一等问题，研究人员通过限域气固法合成硫掺杂铁磷化物(FePSX)，实现pH 3.0时·OH主导与pH 6.0时Fe(IV)=O生成的动态切换。FePS15@LC催化剂15分钟内降解99%磺胺甲恶唑(SMX)，速率提升2.54倍，为环境污染物治理提供pH自适应的高级氧化技术新范式。

　　

抗生素污染已成为全球性环境挑战，其中磺胺甲恶唑(SMX)作为高频检出的广谱抗生素，对生态系统和人类健康构成潜在威胁。传统水处理技术面临中性pH条件下氧化效率低、催化剂稳定性差等瓶颈，而现有类芬顿体系普遍存在活性氧(ROS)种类单一、pH适应范围窄等问题。针对这些挑战，华南理工大学的研究团队在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》发表研究，通过创新设计硫掺杂铁磷化物(FePS_X)催化剂，实现了pH依赖的ROS动态切换机制，为智能环境催化提供了新思路。

研究采用限域气固合成法构建硫掺杂FeP催化剂体系，结合电化学测试、电子顺磁共振(EPR)和密度泛函理论(DFT)计算等技术。通过调控NaHSO₃/NaH₂PO₂比例精确控制硫掺杂量，并利用木质素衍生碳(LC)载体提升结构稳定性。

Synthesis and TEM Analysis
通过PH₃与SO₂的原位氧化还原反应，实现磷化与硫掺杂的一步合成。透射电镜显示硫掺杂引起FeP晶格膨胀(0.31→0.33 nm)，X射线吸收谱证实硫通过增强Fe-P共价性提升电子转移效率。

ROS切换机制
EPR和同位素标记实验揭示：酸性条件下·OH主导降解(以DMPO-·OH信号为特征)，中性条件则转为Fe(IV)=O主导(通过PMSO→PMSO₂转化验证)。DFT计算表明硫掺杂使H₂O₂活化能垒降低1.8 eV。

催化性能
FePS₁₅@LC在pH 3.0和6.0下均保持>95%的SMX去除率，铁溶出量<0.5 mg/L。淬灭实验证实·OH贡献率在pH 3.0达78%，而pH 6.0时Fe(IV)=O贡献率升至63%。

该研究通过原子级电子结构调控，首次实现类芬顿体系中ROS种类的pH依赖性切换，为复杂环境条件下的污染物治理提供智能解决方案。木质素衍生碳载体的应用同步解决催化剂稳定性问题，推动高级氧化工艺(AOPs)向实际应用迈进。研究不仅深化对ROS生成机制的认识，更为设计自适应环境催化剂提供新范式。