Peroxydisulfate activation by atomically-dispersed Fe-Nx on N-doped carbon: Mechanism of singlet oxygen evolution for nonradical degradation of aqueous contaminants

催化作用 过氧二硫酸盐 单线态氧 水溶液 氧气 光化学 碳纤维 无机化学 酞菁 化学 铁质 材料科学 有机化学 复合材料 复合数
作者
Ningjie Du,Ying Liu,Qiuju Li,Wei Miao,Dandan Wang,Shun Mao
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:413: 127545-127545 被引量:136
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.127545
摘要

Single-atom catalysts have drawn increasing attention in advanced oxidation due to their unique structure and significant promise in heterogeneous catalysis. Herein, single-atom iron anchored on nitrogen-doped carbon (SAFe-N-C) was synthesized with iron phthalocyanine (FePc) and metal-organic framework (ZIF-8). With thermal treatment and acid leaching, atomically-dispersed Fe-Nx sites were successfully formed on the surface of N-C support derived from ZIF-8. The prepared catalyst was demonstrated to activate peroxydisulfate (PDS) for chloramphenicol (CAP) degradation. Compared with N-C, the SAFe-N-C shows 6 times enhanced removal efficiency (from 15.3% to 93.1%) for CAP. Moreover, the catalyst shows high catalytic activity in a wide pH range of 5 to 9 and good resistance to inorganic anions, in which a singlet oxygen-dominated process is found. This study reveals the role of single-atom site in singlet oxygen evolution and offers a new catalytic approach for selective removal of organic pollutants in complex water matrix.
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