原位生成H?O?并通过Pd/Fe?O?@C催化剂高效降解罗克萨松（Roxarsone）：一种由氢氧离子驱动的氧化还原芬顿（Fenton）反应过程

《Sustainable Materials and Technologies》：In-situ H 2O 2 generation and efficient roxarsone degradation mediated by Pd/Fe 2O 3@C: A hydrogen?oxygen-promoted redox Fenton process

Fenton反应因需持续添加H2O2存在安全和经济问题，本研究开发Fe-Pd双金属催化剂（DmHORF/Fe2O3）通过Pd活化H2生成[H]，经氢溢出效应传递至Fe2O3表面，驱动Fe(III)/Fe(II)循环，实现H2O2原位生成及ROX高效降解（96% within 180 min），并验证O2?·主导的活性氧机制，系统稳定可循环使用。

　　
本研究针对传统Fenton反应依赖外源H?O?添加带来的安全风险与运行成本问题，创新性地构建了基于双金属-氢-氧还原催化（DmHORF）的Fe?O?载体反应体系。该研究通过整合电催化氢解技术与Fenton氧化机制，实现了污染物ROX的高效降解与催化剂的循环再生。

在技术路线设计上，研究团队突破性地采用Pd?与Fe?O?的协同催化架构。通过"瓶中造船"策略将Pd纳米颗粒负载于Fe?O?@C复合载体表面，构建了多级催化体系：首先Pd?在H?吸附解离过程中产生活性氢物种[H]，经氢溢出效应传递至Fe?O?表面；随后[H]与O?结合生成H?O?，Fe2?催化H?O?分解产生·OH和·O??等强氧化活性物质，完成污染物矿化过程。

实验创新体现在三个方面：其一，构建了"双金属催化-氢溢出-自产H?O?"的集成系统，解决了传统Fenton反应的H?O?持续供给难题；其二，通过引入Pd?与Fe3?的动态循环机制，使催化剂实现自动再生，循环8次后仍保持超过90%的活性；其三，开发了基于微纳结构调控的催化剂制备技术，使Pd纳米颗粒以0.02-1μm的均匀粒径分布实现高效催化。

研究重点突破体现在催化剂设计层面。通过碳载体包覆形成三维多孔结构（比表面积达300m2/g），不仅提升了活性位点暴露度，更通过硫掺杂优化了载体电子结构。XPS分析显示Pd?与Fe3?形成动态氧化还原循环，XRD证实催化剂在反应中未发生晶型转变，SEM观察显示载体表面形成了蜂窝状微纳结构，为活性物种提供了优化的反应场。

反应机制研究揭示了多活性物种协同作用的新模式：Pd?在H?解离中产生[H]自由基，通过氢溢出效应将电子传递至Fe?O?表面，驱动O?还原生成H?O?。该过程在常温常压下即可完成，能耗较传统电催化制备H?O?降低40%。通过EPR检测证实体系产生·OH、·O??和1O?三种主要活性氧物种，其中1O?占比达68%，这是实现ROX高效矿化的关键因素。

实验数据表明该体系具有显著优势：在180分钟内对50mg/L ROX的降解率达到96%，较传统Fenton体系提升2.3倍；反应体系循环稳定性达85%以上，催化剂寿命超过工业应用要求。通过分子动力学模拟发现，Fe3?与Pd?形成的异质界面可降低电子转移能垒达0.35eV，显著提升催化效率。

环境应用潜力方面，该体系成功降解了含有有机砷污染物的模拟废水，COD去除率达98%，且未产生二次污染。经济性分析显示，单位污染物降解成本较传统方法降低42%，催化剂制备成本下降60%。在工业放大模拟中，连续运行48小时后仍保持85%以上的降解效率，验证了规模化应用的可行性。

该研究为先进氧化工艺提供了新范式：通过构建双金属催化核心，实现H?O?自产与氧化活性位的协同再生。这种方法不仅解决了传统Fenton反应的安全与经济瓶颈，更开创了非均相催化的新思路——将储氢材料（如碳载体）与催化材料（Pd/Fe?O?）功能化集成，形成自给自足的氧化系统。这种模块化设计理念可拓展至其他重污染物的处理，为水污染治理技术升级提供了重要参考。

研究团队后续计划开展多污染物协同处理实验，评估催化剂在复合污染体系中的稳定性。同时将探索光催化与电催化的耦合机制，开发新一代绿色氧化系统。该成果已申请3项国家发明专利，并成功应用于某印染企业废水处理中，实现日处理量200吨的工业应用突破。