近期，国际纳米科学领域旗舰期刊Nano Research在线发表了AC米兰中文官方网站徐晖教授的最新研究成果“Rapid water purification enabled by balancing metal and non-metal electron transfer channels in peroxymonosulfate activation”。华中师范大学为第一完成单位，论文第一作者为AC米兰中文官方网站博士研究生白郁暄，徐晖教授为通讯作者。

   水体中持久性有机污染物的广泛存在，正对可持续水资源供给、人类健康和生态安全构成日益严峻的威胁。如何高效、快速地将这些难降解污染物从水环境中去除，已成为环境科学领域亟待攻克的核心课题。在众多水处理技术中，基于过一硫酸盐（PMS）的高级氧化工艺（AOPs）凭借其对难降解有机物出色的氧化能力和高效的矿化效果，被公认为最具应用前景的水净化技术之一。然而，传统类芬顿催化体系主要依赖于对金属中心电子结构的单一调控，例如通过配位环境调节、杂原子掺杂或缺陷工程等策略提升催化活性。这类路径不可避免地受限于局域活性位点有限的电子循环效率，导致反应动力学迟缓，且往往以牺牲催化剂结构稳定性为代价。

   针对这一问题，徐晖课题组提出构建多通道协同催化新思路，旨在建立多路径电子转移网络，突破传统金属依赖型反应的局限。团队首次以六氨基苯（HAB）为连接体，构建了一系列过渡金属有机框架（M-HAB，M = Fe、Co、Cu），并将其用于PMS活化的类芬顿催化。该研究的核心创新在于，HAB配体中丰富的氮和氢位点可为非金属活化路径提供理想条件，PMS端基氧原子作为氢键受体，与HAB中NH₂基团的氢原子形成N-H···O氢键，从而使体系同时利用金属中心电子转移和氢键辅助的非金属活化两条路径，实现多路径协同催化。实验结果表明，金属活性位点能够促进PMS的吸附与活化，而配体中的氢键组分也可以同步参与PMS含氧基团的相互作用，建立辅助电子转移路径。研究首次揭示了金属路径与非金属路径之间遵循“适度平衡”原则。过强的金属吸附会抑制有机配体与PMS之间的氢键形成，进而削弱催化活性；唯有两者协同互补，才能实现最优的催化性能。得益于多通道设计，所有M-HAB催化剂均表现出优异的降解活性，其中Co-HAB在30秒内即可实现2,4-二氯苯酚的超快速降解，反应动力学常数高达9250 min-1M-1。同时，Co-HAB中占主导的非自由基氧化机制赋予其宽pH适应性及优异的水质抗干扰能力。研究团队还进一步开发了基于Co-HAB的催化膜反应器，实现了连续流稳定运行，为该策略的实际应用奠定了基础。

图1 设计氢键网络增强的多通道电子转移机理示意图。

   徐晖教授课题组长期致力于环境分析化学与催化领域的基础研究和应用探索，研究方向紧密围绕人类健康与环境安全的重大需求。研究重点聚焦于新型纳米材料的可控构建及其在污染物吸附分离和污染控制等方向的功能化应用。课题组通过精准调控材料的组成、结构和表界面性质，致力于揭示纳米尺度下的构效关系，并推动相关技术在实际环境体系中的适配与转化。近年来，课题组在环境催化氧化技术、水体污染物降解与吸附去除，以及基于原子尺度材料的生物传感方法开发等方面取得了系列创新性成果，相关研究发表于Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Appl. Catal. B Environ.、Anal. Chem.、J. Hazard. Mater.等国际知名期刊，获得了国内外学术界的广泛关注与认可。

   该工作得到了国家自然科学基金的支持。同时，作者特别感谢湖北大学张干兵老师在理论计算方面的大力支持，以及AC米兰中文官方网站和绿色农药全国重点实验室各位老师在仪器设备和实验药品等方面的有力支持。