河南省科学院智慧创制研究所取得重大突破，光催化-过硫酸氢盐协同活化策略高效去除双酚A

        近日，河南省科学院智慧创制研究所的谷东旭博士、钟文辉特聘研究员和朱青所长，在环境污染治理领域取得了重要进展。相关研究成果《TiO2-loaded porphyrin-like Metal-organic framework as a heterojunction-peroxymonosulfate activated co-catalyst for bisphenol A removal》在化工顶级期刊《Chemical Engineering Journal》上发表，这是智慧创制研究所首次以独立第一单位在该期刊发表研究论文，这一研究成果不仅为水污染治理提供了创新的催化技术，还为应对日益严重的水污染问题开辟了新的解决路径。

图1催化剂制备过程及可见光驱动的PMS活化用于双酚A降解示意图

        双酚A（BPA）广泛应用于塑料、树脂和内涂料等工业中，因其强烈的内分泌干扰作用，严重污染水体和土壤。现有的水处理技术如生物处理、吸附法和电催化法等，虽在一定程度上有效，但面对BPA这类难降解污染物时效果有限，仍难以达到理想处理效果。因此，研发高效、低成本且能适应不同环境的水污染治理技术，成为当前研究热点。针对这一难降解污染物的挑战，研究团队提出了一种“光催化-过硫酸氢盐协同活化”策略：

        1、复合催化剂的创新设计与优化：通过将TiO2纳米片与卟啉类金属有机框架（MOFs）结合，形成光催化与PMS协同活化的复合催化剂。钴卟啉MOF拓宽可见光吸收范围，其立方骨架与TiO₂纳米片形成核壳异质结，提高界面电子转移效率。

        2、双重催化机制与协同效应：提出光催化与过硫酸盐（PMS）活化协同机制。可见光激发下，MOF产生的光生电子转移到TiO2的导带上，导带电子被PMS捕获激活PMS，这进一步加速光生载流子的分离。两者协同作用提高了PMS的活化效率，充分发挥了光催化与PMS活化的双重优势。DFT计算证实，Co-TpYp与TiO₂界面形成Co-O键（电子转移量0.24 e-），建立高效电子转移通道，阻抗值降至195.2 Ω·cm²（较单体材料降低50%以上），有效抑制光生载流子复合。

        3、催化系统的环境适应性与高效降解：该催化系统在多种水质中表现优异。在pH 3-11宽范围、含Cl⁻/HCO₃⁻等干扰离子废水中仍能适用，钴离子溶出量远低于国标限值。QSAR预测降解中间体的毒性和生物积累潜力远低于BPA本身。

        河南省科学院智慧创制研究所的这一突破性研究不仅展示了在环境污染治理领域的创新，也为水资源保护和环境修复提供了新的思路。随着科研的不断深入，未来将继续优化催化剂性能，并探索其在更复杂水体污染中的应用。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、河南省科技研发计划联合基金、河南省科学院启动经费项目等资助。智慧创制研究所谷东旭博士为论文的第一作者，智慧创制研究所朱青所长担任通讯作者。

论文链接：

Dongxu Gu, Wenhui Zhong, Chunxiang Li, Yonghang Xia and Qing Zhu*. TiO2-loaded porphyrin-like metal-organic framework as a heterojunction-peroxymonosulfate activated co-catalyst for bisphenol A removal. Chem. Eng. J. 2025, https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.165169