近日，哈工大(深圳)土木与环境工程学院副教授张冠团队首次系统、全面揭示了电解过程中原位生成的Cu(Ⅲ)介导的氧化还原穿梭过程，在促进电荷转移和羟基自由基生成方面起到了关键作用，这项工作为开发高效混合金属氧化物电极并应用于水体净化提供了一种设计策略。该成果以 “In situ electrogenerated Cu(III) triggers hydroxyl radicals production on Cu-Sb-SnO2 electrode for highly efficient water decontamination”为题，在国际权威刊物《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，PNAS)上发表。

　　电化学氧化法具有氧化能力强、环境友好和结构紧凑等优点，被认为是一种在处理难降解有机污染物方面非常有效的技术。主要原因是：一方面，电化学氧化受污染物传质过程的控制，导致直接氧化的效率受到限制，要求在间接氧化中最大限度地提高氧化物种(如•OH、H2O2)的产量;另一方面，当前业界对电极电子结构与催化活性的内在联系，及金属原子间电子穿梭过程尚缺乏深入研究，使得电极的设计和开发受到掣肘。

　　本研究基于原位生成高价金属物种和优化电极电子结构策略，通过简单、可大规模推广的制备工艺，开发了一种高活性、低成本、稳定的Cu-Sb-SnO2阳极。通过晶格掺杂的电子结构优化，赋予了Cu-Sb-SnO2优异的物理、化学和电化学性能。本研究还首次从实验和理论上，证实了原位电生成的Cu(Ⅲ)可以促进水净化中•OH的产生，阐明了电极的电子结构与催化活性之间的内在关系。此外，本研究还证明，作为Sn和Sb之间的“电子搬运工”，Cu介导的氧化还原穿梭在Sb-SnO2中可有效提高电荷转移效率。该电极制造方法有望实现完整的规模化、机械化制造，对电化学水处理电极的开发具有重要意义。

　　该论文第一作者为土木与环境学院博士研究生生卢森，通讯作者为张冠和理学院副教授周佳，哈工大(深圳)为唯一完成单位和通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金的资助。(编辑 李晓慧 审核 张惠屏)

图1：该图展示了电解过程中原位电生成亚稳态Cu(Ⅲ)

图2：该图为DFT计算结果

图3：该图展示了Cu-Sb-SnO2阳极的实际应用潜力

　　实习编辑：范文婷