近日，环境科学与工程学院王传义教授团队在金属有机框架光催化自芬顿体系研究方面取得重要进展。针对光催化自芬顿过程中H₂O₂原位生成效率低、H₂O₂活化过程不充分以及连续反应步骤难以高效耦合等问题，团队提出了一种基于配体羟基功能化的Fe位点微环境调控策略。该研究以铁基金属有机框架MIL-101(Fe)为模型材料，通过在有机配体中引入羟基等功能基团，调节Fe中心周围的局部电子结构，促进界面电荷转移，并增强O₂吸附与活化能力，从而推动氧还原过程向直接二电子路径转变。基于上述调控，体系中H₂O₂的原位生成及其后续自芬顿活化产生•OH的过程均得到显著促进，实现了O₂二电子还原与光催化自芬顿氧化的高效耦合。相关研究成果发表于国际期刊Advanced Functional Materials,题为“Hydroxyl Functionalization Regulates the Fe-Site Microenvironment of MIL-101(Fe) for Coupled Two-Electron O₂ Reduction and Photocatalytic Self-Fenton Oxidation”。论文第一作者为环境科学与工程学院2025级博士生何雪。

图1. 配体功能化对MIL-101(Fe)结构与催化机制的影响

图2. OH-MIL-101(Fe)的表征分析

图3. OH-MIL-101(Fe)光催化自芬顿系统的机理探究

图4. OH-MIL-101(Fe) 系统中耦合双电子氧还原与光催化自芬顿氧化的核心机理及污染物降解路径

文章亮点：

1. 本工作以MIL-101(Fe)为模型材料，通过羟基功能化调控配体与Fe金属中心之间的电子相互作用，实现Fe活性位点局部电子结构的精准调控。该策略能够促进配体氧环境向Fe催化中心的电子重新分布，提高Fe位点电子密度，为O₂吸附活化和后续反应提供更有利的微环境。

2. 羟基修饰能够增强O₂在Fe活性位点上的吸附与活化能力，抑制超氧自由基中间体的积累，并推动氧还原过程向直接二电子路径转变，从而显著提高H₂O₂原位生成效率。OH-MIL-101(Fe)在空气气氛下将H₂O₂生成速率由2.64 μmol g^-1 h^-1提升至171.02 μmol g^-1 h^-1，体现出优异的空气条件下O₂转化能力。

3. 本工作不仅提高了H₂O₂的生成能力，还通过Fe位点促进原位生成的H₂O₂进一步自芬顿活化为•OH，实现“O₂二电子还原产H₂O₂—H₂O₂自芬顿活化产•OH”的连续反应耦合。在无需外加H₂O₂的条件下，该体系可将可见光驱动四环素降解效率由40%提升至82%，为构建高效、绿色的MOF基光催化自芬顿体系提供了新的设计思路。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76216

（核稿：李成涛 编辑：王舒婷）