Aller au contenu principal
Accès ouvert déclaré 2026 article

Axial oxygen coordination drives spin-regulated electron transfer in single-atom Fe catalysts for selective pollutant transformation

5Citations signalées, ce qui n’est pas une note de qualité
5Institutions déclarées
2Pays d’affiliation déclarés

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

Le résumé fourni par la source

Precise modulation of spin states of single-atom catalysts (SACs) offers a promising route to fine-tune peroxide activation behaviors and selectivity toward different oxidation pathways. Here, we report a spin-tunable Fe SAC composed of iron phthalocyanine (FePc) axially coordinated via oxygen bridges (-O-) onto annealed nanodiamond (AND), denoted as FePc-O-AND. The axial oxygen coordination induces a spin transition from high-spin (t2g5eg3) to an intermediate-spin (t2g4eg2) state. This transition generates an unoccupied Fe 3dz2 orbital that enables oriented electron transfer to peracetic acid (PAA) via hydroxyl oxygen coordination. In situ synchrotron-based Fourier-transform infrared spectroscopy (SR-FTIR) reveals a distinct PAA activation pathway involving inner-sphere complexation and a non-radical electron-transfer mechanism. As a result, the FePc-O-AND/PAA system drives a non-radical electron-transfer pathway with a high reaction rate (2.11 min−1), selectively converting phenolic pollutants into high-molecular-weight polyphenolic products (n ≥ 5). Density functional theory (DFT) calculations reveal that axial oxygen coordination in FePc-O-AND enhances PAA adsorption energy (−0.89 eV) and induces a favorable inner-sphere interaction with the hydroxyl oxygen, thereby facilitating effective PAA activation. The FePc-O-AND/PAA system exhibits strong resistance to water matrix interferences and maintains high performance over 130 h of continuous-flow operation. These findings establish axial coordination-mediated spin-state regulation as a powerful strategy for engineering SACs for sustainable water purification and recycling of micropollutants. By linking axial coordination chemistry to spin-state control and reactive oxygen species selectivity, this study delivers mechanistic insights and a versatile design principle for single-atom catalysts in environmental catalysis.

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 ; titre concordant.

Titre Crossref
Axial oxygen coordination drives spin-regulated electron transfer in single-atom Fe catalysts for selective pollutant transformation
Date Crossref
30/03/2026
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
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

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

Advanced oxidation water treatmentMetal-Catalyzed Oxygenation MechanismsElectrocatalysts for Energy Conversion

BNTIC News n’est pas le producteur de ces données. Les publications sont interrogées à la demande dans Crossref, OpenAIRE, DOAJ, Europe PMC, HAL, DataCite, AfricArXiv, ROR et la Banque mondiale, sans clé d’accès. OpenAlex reste optionnel. Aucun service payant n’est nécessaire et aucune donnée externe n’est enregistrée en base. Consulter les sources et leurs limites.