通过易于合成的钴簇实现超快过氧化单硫酸盐活化，用于选择性生成四价钴（CoIV）

《Environmental Science & Technology》：Ultrafast Peroxymonosulfate Activation via an Easily Synthesized Cobalt Cluster for Selective Cobalt(IV)═O Generation

　　Fenton-like反应中高自旋钴簇催化剂Co–NCs/C显著提升过硫酸盐（PMS）诱导的磺胺甲噁唑（SMX）降解速率常数至2001.7，刷新钴基催化剂性能纪录。研究证实钴簇在0-6 nm宽尺寸分布下保持高自旋构型稳定存在，其电子结构优化了PMS吸附活化过程，为高效低成本的先进氧化工艺设计提供新策略。

　　

在类似芬顿（Fenton）的反应中，过渡金属的自旋态提升增强了吸附过氧化物的氧化还原过程，从而改善了其氧化性能。本研究报道了一种易于制备的碳载体负载的高自旋钴簇（Co–NCs/C），该钴簇通过选择性生成高价钴氧物种（Co(IV)O）来提升过一硫酸盐（PMS）诱导的催化氧化反应的动力学性能。该催化剂能够以2001.7的修正动力学速率常数（k值）快速降解磺胺甲噁唑（SMX），这一性能超越了所有先前报道的基于钴的催化剂。此外，结合实验表征和密度泛函理论计算结果表明，这些锚定在碳载体上的钴簇具有稳定的尺寸分布。在0–6纳米的广泛尺寸范围内，这些钴簇始终保持高自旋状态，并在SMX降解过程中展现出优异的催化性能。高自旋钴位点的特化电子结构增强了PMS的吸附和活化能力，从而加速了降解过程。这项工作为设计高效PMS基高级氧化过程催化剂提供了一种实用且经济可行的策略。