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2021 article

Elucidating the Mechanistic Origin of a Spin State-Dependent FeN x –C Catalyst toward Organic Contaminant Oxidation via Peroxymonosulfate Activation

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4Institutions déclarées
3Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : jp, cn, gb. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Atomically dispersed metals on nitrogen-doped carbon matrices have attracted extensive interest in the removal of refractory organic pollutants. However, a thorough exploration of the particular structure for each active site and specific effects of these sites still remains elusive. Herein, an Fe-pyridinic N 4 structure in a single-atom catalyst (FeN x –C) was constructed using a facile pyrolysis strategy, and it exhibited superior catalytic activity in peroxymonosulfate (PMS) activation toward organic contaminant oxidation. The various Fe species and relative amounts of each Fe site in the FeN x –C catalyst were validated using X-ray absorption spectroscopy and 57 Fe Mössbauer spectroscopy, which showed critical dependencies on the precursor ratio and calcination temperature. The positive correlations between relative content of high-spin state species (Fe II and Fe III ) and catalytic performance were found to determine the reactive species generation and electron transfer pathway in the FeN x –C/PMS system. Moreover, catalytic performance and theoretical calculation results revealed that Fe II –N 4 in the high-spin state ( S = 2) tends to activate PMS to form sulfate and hydroxyl radicals via a one-electron transfer process, while the Fe III –N 4 moiety ( S = 5/2) is prone to high-valent iron species generation with lower free energy. Benefiting from finely tuned active sites, a single-atom FeN x –C catalyst achieved favorable applicability in actual wastewater treatment with efficient resistance of the common water matrix. The present work advances the mechanistic understanding of spin state-dependent persulfate activation in single-atom catalysts and provides guidance to design a superior catalyst based on spin state descriptions.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Elucidating the Mechanistic Origin of a Spin State-Dependent FeN <sub> <i>x</i> </sub> –C Catalyst toward Organic Contaminant Oxidation via Peroxymonosulfate Activation
Date Crossref
23/12/2021
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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