我校土木工程学院教授李会东、讲师秦一鸣团队在单原子电催化新污染物降解领域取得重要研究进展

近日，我校土木工程学院教授李会东、讲师秦一鸣团队在单原子（SAC）电催化材料制备及其降解水环境新污染物领域取得重要研究进展。相关研究成果以“Nanoisland-Confined Fe₁Centers Drive Interfacial Electronic Reconstruction in Fe₁-ZnO for Efficient BZF Electrocatalytic Degradation”为题发表于国际学术期刊《Chemical Engineering Journal》（IF：12.5）。研究团队围绕常规碳基单原子催化材料在污染物降解过程中，碳基载体易被侵蚀、催化活性位点不足、活性反应物种（ROS）生成能垒较高等问题，研发以氧化锌（ZnO）为载体的新型“纳米海-岛”结构Fe基SAC催化剂Fe₁-ZnO，实现对经典降血脂药物苯扎贝特（Bezafibrate）的高效电催化降解。

苯扎贝特等药物，经人体不充分吸收后不断进入水环境，其结构稳定、难于自然降解等特点，导致此类污染物对水生态安全、人类饮用水安全构成潜在威胁。单原子－电催化高级氧化技术因其可原位生成活性氧物种、降解效率高等优势，在新污染物降解领域展现出良好应用前景。但传统单原子电催化材料面临易受反应体系ROS自攻击破坏、反应活性位点与污染物分子接触受阻、ROS生成能垒较高，以及需要外源性添加强氧化剂等挑战。针对上述瓶颈，研究团队提出“单原子限域－界面电子调控”策略，成功构筑了Fe单原子-ZnO基催化材料Fe₁-ZnO。Fe-O-Zn配位结构有效优化了局域电子环境，促进氧分子活化和ROS生成，从而提升苯扎贝特的降解性能。此外，ZnO作为SAC基底，有效地避免降解体系中ROS的自攻击问题，提高Fe催化中心利用效率。

研究结果表明，Fe₁-ZnO在电催化体系中实现对苯扎贝特的高效降解，并具有良好的循环稳定性。结合多种材料表征技术与DFT理论计算，本研究进一步揭示Fe单原子活性位点在促进氧分子活化和ROS生成过程中的关键作用，阐明单原子结构调控催化反应过程的内在机制。该研究成果为高稳定、高活性SAC电催化材料的设计提供新策略，也为复杂水环境中新污染物的绿色高效治理提供了理论基础和技术支撑。

该论文第一作者为我校市政工程专业2024级硕士研究生陶丽萍，通讯作者为秦一鸣讲师，李会东教授。本研究工作得到国家自然科学基金、内蒙古自然科学基金、自治区本级引进人才科研支持项目及内蒙古工业大学科研启动金项目支持。内蒙古工业大学土木工程工程学院为论文第一完成单位。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.180097

文字、图片：土木工程学院