当前位置:
X-MOL 学术
›
Environ. Sci.: Nano
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
In situ Raman studying the microstructure and function of FeIV species in advanced oxidation processes
Environmental Science: Nano ( IF 5.1 ) Pub Date : 2025-02-18 , DOI: 10.1039/d4en01066c Chunwan Wang , Shiwei Li , Yun Zhang , Xiaoling Zhang , Wei Ran , Rui Liu
Environmental Science: Nano ( IF 5.1 ) Pub Date : 2025-02-18 , DOI: 10.1039/d4en01066c Chunwan Wang , Shiwei Li , Yun Zhang , Xiaoling Zhang , Wei Ran , Rui Liu
Due to the efficient and stable pollutant degradation properties, FeIV species from Fe-based single-atom catalysts (Fe-SACs) have garnered significant interest in advanced oxidation processes (AOPs). However, the microstructure and function of FeIV species in these processes remain contentious. In this study, we developed Au@SiO2@Fe-SACs and utilized a combination of in situ surface-enhanced Raman spectroscopy, theoretical calculations, and synchrotron radiation techniques to elucidate the structure and functional mechanisms of FeIV species during AOPs. Our findings demonstrated that Fe-SACs with an FeIIN4 structure were loaded on Au@SiO2 to obtain Au@SiO2@Fe-SACs. During PMS oxidation, a Raman peak associated with the Fe–O bonds appeared at 837 cm−1 along with blue-shifts of Fe–N bonds from 183 cm−1 and 322 cm−1 to 191 cm−1 and 335 cm−1, proving the generation of FeIV species. Specifically, the elongation of the Fe–O bond displaced the Fe atom from the NC plane, resulting in an extension of the Fe–N bond length from 1.88 Å to 1.93 Å. Furthermore, the FeIV species directly oxidized typical pollutant phenol through a direct oxidation transformation pathway (DOTP) within a wide pH range of 3 to 9. They exhibited a significant increase in removal efficiency of phenol compared to the hydroxyl radicals (·OH) from activated H2O2 and effective reduction of total organic carbon (TOC). This study offers critical insights into the structural and functional attributes of FeIV species, providing valuable guidance for the design of more efficient Fe-SACs in AOPs.
中文翻译:
原位拉曼研究高级氧化过程中 FeIV 物质的微观结构和功能
由于高效稳定的污染物降解特性,Fe 基单原子催化剂 (Fe-SAC) 中的 FeIV 物种在高级氧化过程 (AOP) 中引起了极大的兴趣。然而,FeIV 物质在这些过程中的微观结构和功能仍然存在争议。在这项研究中,我们开发了 Au@SiO2@Fe-SACs,并结合了原位表面增强拉曼光谱、理论计算和同步辐射技术来阐明 AOPs 期间 FeIV 物种的结构和功能机制。我们的研究结果表明,具有 FeIIN4 结构的 Fe-SACs 在Au@SiO2 上加载以获得Au@SiO2@Fe-SACs。在 PMS 氧化过程中,与 Fe-O 键相关的拉曼峰出现在 837 cm-1 处,同时 Fe-N 键从 183 cm-1 和 322 cm-1 蓝移到 191 cm-1 和 335 cm-1,证明了 FeIV 物质的产生。具体来说,Fe-O 键的伸长使 Fe 原子从 NC 平面上移开,导致 Fe-N 键长度从 1.88 Å 延长到 1.93 Å。此外,FeIV 物质在 3 至 9 的宽 pH 值范围内通过直接氧化转化途径 (DOTP) 直接氧化典型的污染酚。与羟基自由基 (·OH) 和有效还原总有机碳 (TOC)。 本研究为了解 FeIV 物种的结构和功能属性提供了重要见解,为在 AOPs 中设计更高效的 Fe-SACs 提供了有价值的指导。
更新日期:2025-02-18
中文翻译:
原位拉曼研究高级氧化过程中 FeIV 物质的微观结构和功能
由于高效稳定的污染物降解特性,Fe 基单原子催化剂 (Fe-SAC) 中的 FeIV 物种在高级氧化过程 (AOP) 中引起了极大的兴趣。然而,FeIV 物质在这些过程中的微观结构和功能仍然存在争议。在这项研究中,我们开发了 Au@SiO2@Fe-SACs,并结合了原位表面增强拉曼光谱、理论计算和同步辐射技术来阐明 AOPs 期间 FeIV 物种的结构和功能机制。我们的研究结果表明,具有 FeIIN4 结构的 Fe-SACs 在Au@SiO2 上加载以获得Au@SiO2@Fe-SACs。在 PMS 氧化过程中,与 Fe-O 键相关的拉曼峰出现在 837 cm-1 处,同时 Fe-N 键从 183 cm-1 和 322 cm-1 蓝移到 191 cm-1 和 335 cm-1,证明了 FeIV 物质的产生。具体来说,Fe-O 键的伸长使 Fe 原子从 NC 平面上移开,导致 Fe-N 键长度从 1.88 Å 延长到 1.93 Å。此外,FeIV 物质在 3 至 9 的宽 pH 值范围内通过直接氧化转化途径 (DOTP) 直接氧化典型的污染酚。与羟基自由基 (·OH) 和有效还原总有机碳 (TOC)。 本研究为了解 FeIV 物种的结构和功能属性提供了重要见解,为在 AOPs 中设计更高效的 Fe-SACs 提供了有价值的指导。












京公网安备 11010802027423号