Single-atom catalysts (SACs) har dykt upp som lovande material för avancerade oxidationsprocesser (AOPs) på grund av deras höga effektivitet, selektivitet och stabilitet. AOP används i stor utsträckning för vattenrening och involverar generering av högreaktiva hydroxylradikaler (OH) som kan oxidera och bryta ned organiska föroreningar. I denna studie undersökte forskare effekten av SAC på prestandan hos AOP för vattenrening.

Forskarna använde en mängd olika tekniker, inklusive röntgendiffraktion, transmissionselektronmikroskopi och röntgenfotoelektronspektroskopi, för att karakterisera strukturen och sammansättningen av SAC. De använde också olika spektroskopiska metoder, såsom elektronparamagnetisk resonans och fluorescensspektroskopi, för att studera genereringen och reaktiviteten av OH-radikaler i närvaro av SAC.

Deras resultat visade att SAC uppvisade utmärkt katalytisk aktivitet och stabilitet i AOP. SAC:erna kunde effektivt aktivera peroximonosulfat (PMS), ett vanligt oxidationsmedel som används i AOP, för att producera OH-radikaler. OH-radikalerna som genererades av SAC var mycket reaktiva och kapabla att bryta ned ett brett spektrum av organiska föroreningar, inklusive antibiotika, bekämpningsmedel och färgämnen.

Forskarna fann också att den katalytiska aktiviteten hos SAC påverkades av deras struktur och sammansättning. Till exempel visade SAC med högre metallladdningar och mer exponerade aktiva platser högre katalytisk aktivitet. Dessutom spelade den typ av metall som användes i SAC en avgörande roll för att bestämma deras aktivitet och selektivitet.

Sammantaget visade studien potentialen hos SAC för att förbättra effektiviteten och effektiviteten hos AOP vid vattenrening. Insikterna från denna forskning kan vägleda utformningen och utvecklingen av mer effektiva och hållbara katalysatorer för AOP, vilket bidrar till utvecklingen av vattenreningsteknik.