Mn?O? 晶面依赖的二氧化氯活化用于苯并[a]芘降解

《Journal of Hazardous Materials》：Facet-Dependent Activation of Chlorine Dioxide over Mn 2O 3 for Benzo[a]pyrene Degradation

　　面工程化Mn?O?催化剂可实现ClO?激活路径的选择性调控。富氧空位（001）面促进ClO?的吸附与界面激活。表面结合的ClO?物种驱动单线态氧（1O?）和高价MnV(O)?物种的生成。一种以非自由基为主导的氧化路径实现了苯并[a]芘的高效稳定降解。建立了污染物氧化过程中的面依赖性结构-效应关系。章节摘要引言多环芳烃（PAHs），包括萘、蒽、菲、芘、苯并[a]蒽和苯并[a]芘（Bap），是废水中典型的持久性有机污染物[1]，[2]，[3]，[4]，[5]。其中，Bap是一种高反应活性的间接致癌物和致突变物，其在生物体内的积累可诱发多种癌症[6]，[7]，[8]。目前，Bap的处理主要依赖于传统化学氧化和高级氧化工艺不同形貌Mn?O?催化剂的合成通过水热法合成了具有不同形貌的Mn?O?催化剂。Mn?O?纳米棒的合成描述如下[24]：通常，将1.98 g的(NH?)?SO?、1.83 g的(NH?)?S?O?和1.35 g的MnSO?·H?O溶解在40 mL去离子水中，并在室温下搅拌30 min形成均质溶液。将所得溶液转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，在120 °C下加热20 h。自然冷却至室温后，不同形貌Mn?O?催化剂的结构表征根据已建立的形貌-晶面关系，采用配体介导的生长控制和定制的合成路线，分别获得具有不同优势暴露晶面的纳米棒、八面体和立方体Mn?O?催化剂[24]，[25]。采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对不同形貌Mn?O?催化剂的形貌和微观结构进行了系统表征。如图1a-c所示，Mn?O?-R表现出结论在本工作中，构建了暴露特定晶面的Mn?O?催化剂，以阐明ClO?在Bap降解过程中的晶面依赖性激活机制。暴露富氧空位（001）晶面的Mn?O?促使ClO?的激活转向以1O?和MnV(O)?为主导的非自由基氧化路径，而（111）晶面主要通过水解激活ClO?，导致以•OH为介质的氧化。因此，Mn?O?-C/ClO?体系实现了苯并[a]芘的降解效率为意义声明苯并[a]芘（Bap）是一种高毒性、持久性的多环芳烃，因其环境持久性和致癌性，对水生生态系统和人体健康构成严重威胁。尽管ClO?氧化已被广泛用于Bap的去除，但其实际应用受到氧化剂激活效率低和污染物氧化不完全的限制。在此，开发面工程化的Mn?O?催化剂以调控界面ClO?的激活，从而增强BaP降解。CRediT作者贡献声明张萌：调查。王俊：形式分析。孟凡斌：形式分析。杨云宁：形式分析。秦兵：形式分析。刘宵：写作—审阅与编辑、指导、资源、项目管理、调查、资金获取、形式分析、概念化。吐尔荪·艾力江：写作—初稿撰写、形式分析、数据整理。王范宇：软件。郑嘉敏：写作—审阅与编辑。利益冲突声明作者声明，他们没有已知的相互竞争的财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文所报告的工作。致谢我们感谢国家自然科学基金（22361142706，22376077）、湖北省重点研发计划（2023BCB103，2024EHA060）以及中央高校基本科研业务费专项资金（JC2026TS-006）的资助。附注作者声明不存在相互竞争的财务利益。支持信息关于活性物种捕获、活性物种定量分析以及Mn?O?与ClO?之间相互作用的详细实验步骤，见支持信息。吐尔荪·艾力江 | 王范宇 | 郑嘉敏 | 张萌 | 王俊 | 孟凡斌 | 杨云宁 | 秦兵 | 刘宵