载体调控配位环境定向诱导单原子钴催化剂中过一硫酸盐（PMS）的差异化活化路径

（编辑推荐）本研究通过对比石墨烯氧化物（Co/GO）和二氧化硅（Co/SiO2）负载的单原子钴催化剂，揭示了载体驱动的配位环境如何调控过一硫酸盐（PMS）活化路径：Co/GO倾向于生成Co(IV)=O物种，而Co/SiO2促进表面束缚自由基形成。该研究为设计高稳定性水处理催化剂提供了新思路，并成功应用于实际废水处理的连续膜反应系统。

　　

Highlight

本研究通过精准调控单原子钴催化剂的载体配位环境，首次揭示了过一硫酸盐（PMS）活化过程中表面束缚自由基与高价态钴氧物种（Co(IV)=O）的竞争机制。

Structural and coordination environment characterization

通过BET分析发现，Co/GO和Co/SiO₂均呈现IV型吸附等温线，比表面积分别为33.2 m²/g和17.4 m²/g。X射线吸收精细结构（XAFS）显示，Co/SiO₂具有更高的钴配位数（5.1 vs 4.3），这种差异直接导致两者在PMS活化中产生截然不同的活性物种。有趣的是，就像"分子指纹"一样，原位拉曼光谱捕捉到Co/GO体系中Co=O键的特征振动峰（785 cm^-1），而Co/SiO₂则检测到明显的表面束缚过氧自由基信号。

Conclusion

日益严重的新兴有机污染物对水环境安全构成严峻挑战。本研究创新性地证明：载体材料（GO与SiO₂）就像"分子开关"一样，能够定向调控单原子钴的配位环境，从而选择性地激活PMS产生Co(IV)=O或表面束缚自由基。这种"量体裁衣"式的催化剂设计策略，不仅解决了传统自由基路径易受水质干扰的难题，更为开发下一代高效水处理技术提供了理论基石。