Одноатомный катализатор с высоким содержанием Fe на основе нитрида углерода для активации пероксимоносульфата с образованием синглетного кислорода со 100%-ной селективностью

Синглетный кислород (¹O₂) представляет собой эффективную активную форму кислорода для селективного разложения органических загрязнителей. Однако достичь высокой эффективности и селективности его образования сложно. В этой работе разработан катализатор на основе графитоподобного нитрида углерода с одноатомными атомами Fe (Fe/CN), содержащий высокооднородные активные центры Fe–N при высоком содержании Fe — 11,2% по массе. Катализатор Fe/CN обеспечивает образование ¹O₂ со 100%-ной селективностью при активации пероксимоносульфата (PMS), что сопровождается чрезвычайно высокой эффективностью разложения п-хлорфенола. Согласно результатам расчётов теории функционала плотности, в отличие от одноатомных центров Co и Ni, центры Fe–N в составе Fe/CN адсорбируют концевой атом кислорода PMS, что способствует окислению PMS с образованием сульфат-ионов и последующему эффективному образованию ¹O₂ со 100%-ной селективностью. Кроме того, Fe/CN устойчив к влиянию неорганических ионов, природного органического вещества и pH при разложении органических загрязнителей в присутствии PMS. Таким образом, разработан новый катализатор для селективного образования ¹O₂ и высокоселективного и эффективного разложения загрязнителей.