活性氧物種（ROS）可有效實現(xiàn)環(huán)境中有機污染物與重金屬（如三價砷）的脫毒轉化，但傳統(tǒng)芬頓反應的ROS生成需消耗大量化學藥劑，難以適用于天然水體、土壤等環(huán)境中污染物治理?；罨肿友跎沙踝杂苫∣₂^?）及其衍生ROS被認為是一種潛在的綠色修復策略，但其產(chǎn)率受催化材料與電子供體的雙重制約，是當前天然環(huán)境中污染治理所面臨的難題。

為此，廣東省科學院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所李芳柏研究員團隊提出了一種基于可充放電碳基超級電容活化分子氧的新策略。利用動物骨骼中大量磷酸鈣與有機組分交織的天然雜化結構，獲得含有大量缺陷與官能團（醌基）的碳基超級電容材料。該研究揭示了醌基與分子氧間的單電子快速轉移機制，并通過充放電有效實現(xiàn)了ROS的可持續(xù)性生成。該機制在多情景下實現(xiàn)了多種污染物的氧化脫毒轉化，有望為天然水體、土壤等環(huán)境可持續(xù)修復提供新的解決方案。

圖1 可充放電超級電容材料活化分子氧機制

研究成果發(fā)表于Nature water期刊。廣東省科學院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所方利平研究員和劉凱博士為論文共同第一作者，廣東省科學院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所李芳柏研究員與科羅拉多州立大學Thomas Borch教授為通訊作者，中國環(huán)境科學研究院吳豐昌院士參與該工作。該研究獲國家基金創(chuàng)新群體項目、中國博士后基金、廣東省科學院發(fā)展專項等資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s44221-024-00241-6

供稿：省科學院土壤環(huán)境所

撰稿：劉凱

審稿：黃丹??董軍??羅璇

校稿：徐超??肖捷??章震