铁掺杂石墨相氮化碳高效活化过氧乙酸选择性降解新兴污染物：揭示反应复合物的关键作用

本研究创新性构建铁掺杂g-C3N4（Fe-N-C）催化剂，通过形成≡Fe(III)-OO(O)CCH3表面复合物（非自由基路径）高效活化过氧乙酸（PAA），实现双酚A（BPA）97.8%的降解率。结合EPR、18O标记和DFT计算，首次阐明PAA/催化剂表面复合物主导的电子转移机制，为多相铁基催化剂设计提供新思路。

　　

Highlight

过氧乙酸（PAA）驱动的先进氧化工艺（AOPs）因其环境友好性和易活化特性，正成为水处理领域的新宠。本研究通过构建铁掺杂g-C₃N₄（Fe-N-C）催化剂，首次揭示其与PAA形成的≡Fe(III)-OO(O)CCH₃表面复合物（非高活性铁氧物种Fe^V=O或单线态氧¹O₂）在降解双酚A（BPA）中的主导作用，为环境修复提供创新策略。

Catalyst characterization

扫描电镜（SEM）显示Fe-N-C呈现独特的片层碎裂结构（图1a-b），EDS图谱证实Fe、N、C元素均匀分布（图1c）。X射线光电子能谱（XPS）揭示Fe-N配位键的存在，而拉曼光谱和穆斯堡尔谱证实Fe^III是主要活性位点——这些特征使其在宽pH范围（3.0-9.0）保持优异稳定性。

Conclusions

Fe-N-C/PAA体系通过表面复合物（≡Fe(III)-OO(O)CCH₃）和Fe^V=O协同作用实现电子转移主导的BPA降解，实际水体中仍保持97%去除率。降解路径计算表明，富电子污染物更易被氧化，而毒性评估证实处理后的BPA溶液对植物种子无害。该研究为金属-过氧化物复合物机制提供了范式转变。

Environmental Implication

Fe-N-C活化PAA产生的≡Fe(III)-OO(O)CCH₃复合物虽易受水体组分干扰，但对富电子污染物（如BPA）展现精准打击能力，其"电子劫持"机制（electron-shuttle）为工业废水处理提供绿色解决方案。

（注：严格保留原文的≡Fe(III)等化学符号格式，EPR、XPS等专业术语首字母大写，并采用"电子劫持"等生动表述）