陈忠林课题组ES&T封面：氧化产物的氧原子溯源——锰(II)络合物活化过氧乙酸降解有机污染物的案例研究

近日，陈忠林教授课题组在环境领域TOP期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Whose Oxygen Atom is Transferred to the Products? A Case Study of Peracetic Acid Activation via Complexed Mn^II for Organic Contaminants Degradation”的封面论文（Supplementary Cover）。文中构建了一种新型高级氧化体系，采用Mn(II)-氮基三乙酸（NTA）络合物活化过氧乙酸（PAA）快速降解水中酚类和苯胺类污染物。Mn(II)/NTA/PAA体系呈现出非自由基氧化特征，能够将亚砜类探针近乎等化学计量地氧化为相应的砜产物。进一步追溯了砜产物中的氧原子来源并发现PAA是唯一的氧供体，这一现象不同于高价锰氧配合物（L-Mn(V)-oxo）介导的氧化过程。结合理论计算，我们提出NTA可以调控Mn(II)的配位环境，使得NTA-Mn(II)-PAA*络合物具有更高的活性，可以直接降解水中有机污染物。我们将上述发现推广到Co(II)/PAA高级氧化体系，并提出Co(II)-PAA*络合物可能是被忽视的活性钴中间体。本研究发现有时过渡金属−过氧配合物可以直接降解污染物，而无需通过种间电子转移进一步生成高价金属氧配合物或自由基。

本研究构建了Mn(II)/NTA/PAA高级氧化体系用于快速降解水中酚类和苯胺类污染物。Mn(II)/NTA/PAA体系呈现出非自由基氧化特征，能够将亚砜类探针近乎等化学计量地氧化为相应的砜产物。进一步追溯了砜产物中的氧原子来源并发现PAA是唯一的氧供体，这一现象不同于高价锰氧配合物（L-Mn(V)-oxo）介导的氧化过程。我们提出NTA-Mn(II)-PAA*络合物可以直接降解水中有机污染物，而无需通过种间电子转移进一步生成高价锰氧配合物或自由基作为活性物种。我们将上述发现推广到Co(II)/PAA高级氧化体系，并提出Co(II)-PAA*络合物可能是被忽视的活性钴中间体。本文在一定程度上为过渡金属介导的高级氧化机制提供了新视角。

实验室陈忠林教授和哈尔滨工业大学高级工程师赵晟锌为论文的通讯作者，龚颖旭博士为第一作者。

本项目得到了国家自然科学基金委和国家重点研发计划的资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c09611