铈掺杂二氧化锰中氧空位工程调控路易斯酸性促进高锰酸钾活化降解污染物

本研究通过铈(Ce)掺杂调控隐钾锰矿型二氧化锰(OMS-2)的氧空位(OV)含量，显著增强其路易斯酸(LA)活性，实现高锰酸钾(KMnO4)高效活化降解磺胺嘧啶(SDZ)等有机污染物。创新性发现体相OV与表面OV协同作用可提升吸附态KMnO4的氧化电位和电子转移能力，为开发低成本金属氧化物催化剂提供新策略。

　　

亮点

通过Ce掺杂调控MnO₂的氧空位(O_V)含量，显著提升其路易斯酸(LA)强度，实现高锰酸钾(KMnO₄)高效活化降解顽固性有机污染物。

催化剂基本物化性质

采用回流法合成Ce掺杂隐钾锰矿型MnO₂(OMS-2)，Ce³⁺/Ce⁴⁺通过占据K⁺或Mnⁿ⁺位点形成Ce-O-Mn键。表征显示Ce掺杂导致催化剂完全非晶化，显著增加比表面积，并使形貌从纳米纤维转变为纳米颗粒。

结论

Ce掺杂通过扰乱MnO₆八面体有序性，弱化Mn-O键，大幅提升体相O_V含量。增强的O_V与表面O_V协同作用显著提高中强酸位点数量，进而促进KMnO₄吸附活化，其氧化降解效率提升主要归因于O_V位点的电子转移能力增强，而非活性Mn物种的贡献。

环境应用价值

该研究为开发低成本O_V工程催化剂提供新思路，所构建的Ce-OMS-2/KMnO₄体系在广谱污染物降解、高氧化剂利用率及环境适应性方面展现出显著优势。