In situ single iron atom doping on Bi2WO6 monolayers triggers efficient photo-fenton reaction

单层 催化作用 过氧化氢 材料科学 电子转移 光化学 吸附 原位 光催化 化学工程 化学 纳米技术 有机化学 工程类
作者
Wei Liu,Peifang Wang,Juan Chen,Xin Gao,Huinan Che,Xiaozhi Su,Bin Liu,Yanhui Ao
出处
期刊:Environmental science & ecotechnology [Elsevier]
卷期号:20: 100414-100414 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.ese.2024.100414
摘要

Developing an efficient photocatalytic system for hydrogen peroxide (H2O2) activation in Fenton-like processes holds significant promise for advancing water purification technologies. However, challenges such as high carrier recombination rates, limited active sites, and suboptimal H2O2 activation efficiency impede optimal performance. Here we show that single-iron-atom dispersed Bi2WO6 monolayers (SIAD-BWOM), designed through a facile hydrothermal approach, can offer abundant active sites for H2O2 activation. The SIAD-BWOM catalyst demonstrates superior photo-Fenton degradation capabilities, particularly for the persistent pesticide dinotefuran (DNF), showcasing its potential in addressing recalcitrant organic pollutants. We reveal that the incorporation of iron atoms in place of tungsten within the electron-rich [WO4]2− layers significantly facilitates electron transfer processes and boosts the Fe(II)/Fe(III) cycle efficiency. Complementary experimental investigations and theoretical analyses further elucidate how the atomically dispersed iron induces lattice strain in the Bi2WO6 monolayer, thereby modulating the d-band center of iron to improve H2O2 adsorption and activation. Our research provides a practical framework for developing advanced photo-Fenton catalysts, which can be used to treat emerging and refractory organic pollutants more effectively.
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