Understanding the role of transition metal single-atom electronic structure in oxysulfur radical-mediated oxidative degradation
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Notice bibliographique
Résumé
The ubiquity of refractory organic matter in aquatic environments necessitates innovative removal strategies. Sulfate radical-based advanced oxidation has emerged as an attractive solution, offering high selectivity, enduring efficacy, and anti-interference ability. Among many technologies, sulfite activation, leveraging its cost-effectiveness and lower toxicity compared to conventional persulfates, stands out. Yet, the activation process often relies on transition metals, suffering from low atom utilization. Here we introduce a series of single-atom catalysts (SACs) employing transition metals on g-C3N4 substrates, effectively activating sulfite for acetaminophen degradation. We highlight the superior performance of Fe/CN, which demonstrates a degradation rate constant significantly surpassing those of Ni/CN and Cu/CN. Our investigation into the electronic and spin polarization characteristics of these catalysts reveals their critical role in catalytic efficiency, with oxysulfur radical-mediated reactions predominating. Notably, under visible light, the catalytic activity is enhanced, attributed to an increased generation of oxysulfur radicals and a strengthened electron donation-back donation dynamic. The proximity of Fe/CN's d-band center to the Fermi level, alongside its high spin polarization, is shown to improve sulfite adsorption and reduce the HOMO-LUMO gap, thereby accelerating photo-assisted sulfite activation. This work advances the understanding of SACs in environmental applications and lays the groundwork for future water treatment technologies.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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