通訊作者：俞漢青，江俊，張愛勇

通訊單位：中國科學技術大學，合肥工業大學

俞漢青，中國科學技術大學傑出講席教授，中國工程院院士。國家傑出青年基金獲得者(2006)、教育部特聘教授（2007）、全國模範教師(2009）、教育部創新團隊負責人(2012)、科技部創新團隊負責人(2016) 、國家自然科學基金委創新群體負責人(2018)、全國先進工作者(2020)。長期開展水汙染控制的基礎研究、技術研發和實際應用工作。

江俊，中國科學技術大學化學與材料科學學院教授，博士生導師。2013年獲批國家科技部青年973項目負責人並于2018年獲結題優秀，2020年獲自然科學基金委傑出青年基金資助。主要從事理論化學研究，發展融合人工智能與大數據技術的量子化學方法，聚焦于複雜體系內電子運動模擬，研究在多個物理與化學應用領域（能源催化、功能材料、光化學、譜學）中的實際問題。

張愛勇，合肥工業大學，土木與水利工程學院，教授、博導。圍繞水汙染控制物化技術的關鍵科學問題，先後主持國家自然科學基金3項、中央部屬高校科研項目3項、博士後科學基金1項和各類科研平台項目5項，作爲研究骨幹參與國家重大基礎研究計劃1項。

論文速覽

開發對水淨化有效的環保催化劑，同時盡量減少氧化劑的使用，是至關重要的。在本研究中，我們提出了一種無金屬的氮/氟雙活性位點催化劑，增強了單線態氧(1O2)的選擇性和利用效率，用于水的淨化。

先進的理論模擬揭示了協同的氟-氮相互作用調節電子分布和極化，創造了不對稱的表面電子構型和電子缺乏的氮空位。這些特性觸發了從過硫酸氫鹽(PMS)選擇性産生1O2，並改善了鄰近活性氧物質的利用，這得益于氟-碳路易斯酸吸附位點上的汙染物富集。利用這些見解，研究者通過蒙脫石(MMT)輔助熱解合成了催化劑(NFC/M)。

這種方法利用MMT作爲原位層疊模板的作用，實現了碳、氮和氟前體的可控分解，從而産生了具有增強結構適應性、活性位點可接近性和“傳質”能力的催化劑。NFC/M在苯酚降解效率上比單活性位點類似物提高了290.5倍，超過了大多數基于金屬的催化劑。這項工作不僅強調了在催化劑設計中精確的電子和結構調控的潛力，而且推動了有效和可持續的水淨化解決方案的發展。

圖文導讀

文獻信息

標題：Tuning electronic structure of metal-free dual-site catalyst enables exclusive singlet oxygen production and in-situ utilization

期刊：Nature Communications DOI：10.1038/s41467-024-50240-0