pH/温度调控铁活化过氧化物体系中SO4•?/HO•/FeⅣⅣ的选择性生成机制及环境应用

本文系统解析了Fe2+活化过硫酸盐（PMS/PDS）和过氧化氢（H2O2）过程中活性物种（AS）的生成路径，首次明确了SO4•?、HO•和FeⅣⅣO2+的pH/温度依赖性生成规律，为水处理中靶向降解污染物提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究通过密度泛函理论（DFT）揭示了Fe²⁺活化过氧化物体系（PMS/PDS/H₂O₂）中活性物种（AS）的生成奥秘：

1. PMS体系：在温度<340 K且pH<12时，SO₄^•?是唯一初始产物，随后引发H₂O转化为HO^•，而Fe^ⅣⅣO²⁺通过Fe²⁺-PMS化学作用快速生成；

2. PDS体系：颠覆传统认知，仅生成1个SO₄^•?（非2个），且在pH 0-7时H₂O参与反应会形成Fe^ⅣⅣO²⁺；

3. H₂O₂体系：Fe^ⅣⅣO²⁺仅通过HO^•生成路径前驱反应形成。

Environmental implication

该研究为通过pH/温度精准调控AS类别（SO₄^•?/HO^•/Fe^ⅣⅣ）提供了"分子开关"，对污染物靶向降解具有重要实践意义。未来可聚焦：

• 反应条件优化；

• AS与污染物的特异性相互作用；

• 实际水体复杂基质影响；

• 多技术联用策略。

Conclusion

研究修正了传统过氧化物活化理论，提出Fe^ⅣⅣO²⁺生成新路径，为Fenton/类Fenton体系的微观机制认知和实际应用奠定了理论基础。