复杂废水中金属离子和有机污染物的集成去除始终是水污染控制与资源化利用领域的研究热点和难点。近日，我校化学与分子工程学院邢明阳团队、资源与环境工程学院田程程和化工学院张亚运，合作提出一种相变驱动型自催化处理策略，该策略可将水体中的金属污染物原位转化为活性催化剂，同步实现水体净化与污染物资源化。该体系以Ni2+/苯酚体系为研究对象，通过碱性与过一硫酸钾（PMS）的加入，启动体系自催化演化过程，生成关键活性中间物种NiOOH，实现苯酚聚合去除与Ni2+沉淀去除的耦合进行，协同作用促进双污染物的深度去除。相关研究成果以 “In Situ Turning Pollutantsinto Catalysts: A Phase-transition Self-catalysis Paradigm for SustainableWater Treatment” 为题，发表在Angewandte Chemie International Edition（《德国应用化学》）上。
图片说明：相变驱动型自催化处理策略实现双污染物水体净化与污染物资源化
该工作开创性提出一种相变自催化策略，该策略无需外加催化剂即可同步去除金属离子与酚类污染物。与传统处理体系不同，该方法创新性地将污染物原位生成催化剂、深度捕获金属离子以及酚类物质固相炭化转化过程耦合至一套自演化净化体系中。在Ni2+-苯酚复合污染体系中，该方法可在低氧化剂消耗量的条件下大幅提升两类污染物的去除效率，处理效果优于传统分步处理工艺。研究系统表征了相变过程生成的中间产物与终产物，并探明了可加快污染物降解的协同作用机制。借助多种表征测试与密度泛函理论（DFT）计算，阐明了基于Ni(OH)2、NiOOH与苯酚参与的独特自催化反应机理。此外，团队验证了该工艺在工业废水实际处理中的稳定性，探究了后处理过程的实现与概念化模型，依托经济效益与全生命周期分析结果，论证了该技术具备良好的实际应用前景。研究工作改变了污染物作为治理对象的固有思路，将污染物转化为水处理催化剂，为可持续水体修复提供了一条新颖且具备规模化应用潜力的技术路径。
论文通讯作者为邢明阳教授与田程程教授，第一作者为张亚运副教授。相关研究得到了欧洲科学院院士张金龙教授的指导，并得到了绿色化工与工业催化全国重点实验室、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心、材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、国家自然科学基金杰出青年基金、基金委创新群体等平台与项目的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.5490783
