化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院陳嘉平教授團(tuán)隊(duì)在Advanced Functional Materials期刊發(fā)表題為“Phase-Regulated Interfacial Polarization in High-Entropy Materials Enhances Fenton-like Oxidation and Self-Induced Coagulation for Environmental Remediation”的研究論文，該團(tuán)隊(duì)碩士研究生金騰輝為論文第一作者，助理教授屈偉、陳嘉平為論文通訊作者，深圳大學(xué)為第一單位。

隨著工業(yè)化與城市化進(jìn)程加快，持久性有機(jī)污染物及新興污染物在水體中不斷累積，其穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)、高毒性及生物累積性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和公共健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)生物處理與常規(guī)物理化學(xué)方法難以實(shí)現(xiàn)高效降解，尤其面對(duì)含強(qiáng)吸電子基團(tuán)的頑固污染物時(shí)，在去除效率方面顯著下降。在此背景下，基于活性氧物種的高級(jí)氧化技術(shù)被視為最具潛力的深度處理手段之一。然而，傳統(tǒng)多相催化劑受限于活性位點(diǎn)暴露不足、電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)緩慢、易失活及金屬浸出等瓶頸，制約了其大規(guī)模應(yīng)用潛力與長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。

CoCuMnAlLaCr材料的制備與表征

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了一種由鈷、銅、錳、鋁、鑭、鉻六種金屬組成的多組分高熵材料（CoCuMnAlLaCr）。通過(guò)調(diào)控煅燒溫度，成功在面心立方（FCC）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上誘導(dǎo)出菱方相（R-3c），形成具有豐富界面的雙相結(jié)構(gòu)。相界面處因功函數(shù)差異產(chǎn)生顯著的內(nèi)建電場(chǎng)，極大促進(jìn)了電荷分離與傳輸，從而大幅提升了過(guò)一硫酸鹽（PMS）的活化效率。實(shí)驗(yàn)表明，該雙相材料在2分鐘內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥阿特拉津（ATZ）高達(dá)93.6%的去除率，且在pH 3–10的廣泛范圍內(nèi)保持高效穩(wěn)定。更引人注目的是，材料中錳組分的引入觸發(fā)了一種新穎的自誘導(dǎo)凝聚機(jī)制，反應(yīng)過(guò)程中釋放的Mn²⁺被活性氧物種氧化為MnO₂，形成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的絮凝體。這些絮凝體不僅能有效吸附并共沉淀反應(yīng)中間產(chǎn)物，還可回收溶液中痕量浸出的金屬離子，實(shí)現(xiàn)了“氧化-凝聚”協(xié)同凈化，有效防止二次污染。研究進(jìn)一步證實(shí)，該催化體系對(duì)不同類(lèi)型有機(jī)微污染物均表現(xiàn)出廣譜去除能力，且對(duì)水中常見(jiàn)陰離子和天然有機(jī)物具有良好的抗干擾性能。經(jīng)過(guò)11次連續(xù)循環(huán)使用，催化劑仍保持90%以上的去除效率，展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和實(shí)用性。該工作不僅突破了傳統(tǒng)單相高熵材料在催化活性和反應(yīng)路徑上的局限，還通過(guò)巧妙的相工程與元素配伍，構(gòu)建了一個(gè)集快速氧化、自?xún)艋酆徒饘傺h(huán)于一體的多功能水處理平臺(tái)。這一策略為設(shè)計(jì)下一代高效、綠色、可持續(xù)的環(huán)境催化材料提供了重要借鑒，有望推動(dòng)高熵材料在水處理乃至更廣泛的環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域走向?qū)嶋H應(yīng)用。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202520146