氯酚（CPs）是典型的卤代芳香族化合物，广泛存在于工业废水、氯化水和受污染的自然水体中 [1], [2]。酚羟基和氯取代基的共存赋予了 CPs 高化学稳定性和强生物毒性 [3]。一旦释放到水生系统中，CPs 会长期存在，对水生生态系统和人类健康构成严重威胁 [4], [5]。在各种 CPs 中，4-氯酚（4-CP）因其高毒性、环境持久性和对传统处理的抗性，常被选为模型难降解污染物 [6]。氯原子对芳香环的吸电子效应降低了 4-CP 的生物降解性，使其比大多数易生物降解有机物更难通过生物氧化降解 [2]。因此，开发高效催化氧化技术已成为 4-CP 修复的核心研究方向。
高级氧化工艺（AOPs）原位生成高活性物种或建立高效的污染物去除氧化路径。这些过程已被广泛用于难降解有机污染物的降解研究 [7], [8], [9]。高碘酸盐（PI）凭借其强氧化能力、显著的化学稳定性以及通过选择催化剂来定制其活化的可能性，成为一种有前景的氧化剂 [10], [11]。在基于 PI 的 AOPs 中，污染物根据催化剂的结构和表面性质通过不同的反应途径被降解 [10]。先前的研究已证明，基于 PI 的氧化可以有效消除难降解污染物。然而，原始 PI 需要有效活化才能充分发挥其氧化能力，而活化效率和选择性很大程度上由催化剂设计和界面反应特性决定 [12], [13], [14]。因此，开发能够调节 PI 活化路径以促进基于 PI 的 AOPs 实际应用的高性能催化剂刻不容缓。
与传统的自由基主导氧化相比，选择性非自由基路径引起了越来越多的兴趣，因为它们不易受到背景水成分干扰 [10], [15]。这些路径对富电子有机污染物具有高选择性，从而提高了在复杂水基质中的降解稳定性和效率 [16]。特别是，1O2 是一种具有优异选择性的相对温和的活性物种，而 O2•- 在 1O2 生成中作为关键前体和中间体 [17]。O2•- 和 1O2 的形成和演化与氧化剂的界面活化行为和催化剂的电子性质密切相关。除了 ROS 介导的氧化外，直接电子转移也被认为是高度有效的途径。该路径可以减少催化活性位点连续氧化还原循环的需求 [18]。在这样的体系中，污染物可能通过吸附污染物、催化剂表面和氧化剂分子之间的界面电子迁移而被氧化 [19], [20]。
锰基催化剂是 PI 活化的有前景候选者，主要是因为锰具有多种可变价态 [21]。已确认，通过调整锰基催化剂的相组成、局部配位环境和表面电子结构，可以精确调节 PI 活化的自由基和非自由基路径 [13], [22], [23]。因此，在导电载体上构建锰基异质结构是增强催化性能和调节反应路径的可行策略。先前的研究表明，碳包覆催化剂，特别是那些具有氮掺杂碳框架的催化剂，可以增强过渡金属催化中心的分散性、稳定性和电子转移能力 [24], [25]。氮掺杂改性了碳材料的电子结构，并为氧化剂的吸附和活化创造了有利界面。此外，部分石墨化已被证明可以增强电导率并促进催化反应过程中的电荷转移 [26]。当锰氧化物嵌入或限制在导电碳壳内时，含金属相与碳基质之间的紧密接触促进了界面电子转移，抑制了活性物种的过度聚集，并提高了催化剂的耐久性。此外，多种含锰相的共存可以形成界面异质结，进一步调节 PI 的吸附和活化行为 [27], [28]。
在此，通过热解策略构建了 MnO-Mn5C2/CN 复合催化剂，用于活化 PI 以降解 4-CP。进行了系统研究以探索 MnO-Mn5C2/CN/PI 体系的催化活性、pH 适应性、抗干扰性能、可重复利用性和活化机理。特别关注了 PI 活化过程中碳基底与锰氧化物之间的界面电子转移，以及耦合的自由基和非自由基路径。此外，评估了 PI 活化后系统的毒性。本研究为基于锰的碳复合材料设计以用于高效高碘酸盐活化和高级水处理技术提供了见解。
