广东
近日，南京师范大学环境学院何欢教授课题组在污染物的高效降解和资源化利用领域取得重要研究进展。相关成果以“Anion Vacancies Triggered Spin Polarization Enables Efficient Piezocatalysis for Water Cleanup”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》（《德国应用化学》）上。《Angewandte Chemie International Edition》最新影响因子为16.1。
将有机污染物转化为一氧化碳（CO）等增值化学原料，为污染控制与碳中和目标的实现提供了极具前景的解决路径。该策略的核心要义在于构建有机污染物矿化与碳还原的同步耦合过程，但碳还原过程的高效进行需要足够高的反应选择性与动力学速率。压电催化技术凭借其对自然环境中可持续机械能的无成本利用特性，被视为实现污染物降解与碳回收的理想反应体系。然而，直接电子转移过程难以有效矿化有机污染物，需借助高级氧化反应中自由基的协同作用。研究表明，在压电催化体系中引入过硫酸盐等氧化剂，可显著加速有机污染物的氧化反应与矿化速率，从而为后续高效碳还原反应提供充足的碳源。然而，矿化产物作为热力学稳定性极高的对称分子，且压电催化剂存在电子空穴复合高，这使得碳压电还原过程面临效率与选择性双低的技术瓶颈。因此，如何在压电催化系统中提升碳还原产物的转化率与选择性，仍是当前亟待突破的挑战。
针对这一挑战，本研究提出了通过“缺陷-自旋”协同调控策略，构建了兼具高电荷分离效率与自旋催化活性的SP-Fe/MoSe₂催化剂，首次将自旋极化引入压电催化碳还原体系，为有机污水处理与碳中和协同实现提供了新范式。其核心创新在于将阴离子空位作为自旋极化触发器，通过电子结构调控突破自旋禁阻跃迁，为设计下一代高效自旋催化材料提供了理论与实验依据，真正实现污水处理过程减污降碳协同增效。
南京师范大学环境学院博士后钟强是该论文的第一作者，何欢教授为通讯作者，南京师范大学环境学院为第一单位和通讯单位，广州大学刘兆清教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金、高端外国专家引进计划、江苏省“青蓝工程”项目、中国博士后科学基金面上资助项目和国家资助博士后研究计划项目等项目的支持。
文章链接：
https://doi.org/10.1002/ange.202507265
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