Al2O3辅助非晶化策略合成非晶-晶态过渡金属氧化物及其在类芬顿催化中的增效机制研究

本研究创新性地提出Al2O3辅助非晶化策略，成功制备系列非晶-晶态过渡金属氧化物（TMOs）催化剂。通过空间位阻效应和化学键重构，显著提升Fe2O3等材料的非晶化程度，使其在类芬顿（Fenton-like）反应中羟基自由基（?OH）生成效率提升2.33倍，为废水处理催化剂设计提供新思路。

　　

Highlight

本研究开发了一种Al₂O₃辅助非晶化策略，成功制备了包括Fe₂O₃、CuO、NiO和Co₃O₄在内的系列非晶-晶态过渡金属氧化物（TMOs）催化剂。该策略通过Al₂O₃的空间位阻效应和化学键形成能力，有效抑制催化剂结晶过程，显著提升材料非晶化程度。特别值得关注的是，该方法成功应用于芬顿污泥的升级利用，开发出高效废水净化催化剂。

Synthesis and structural characterization of catalysts

图1a展示了晶态与非晶-晶态Fe₂O₃纳米片（Fe₂O₃@Al₂O₃）的形成过程。金属盐、葡萄糖、甘氨酸和Al₂O₃在去离子水中混合干燥后形成前驱体，通过甘氨酸与金属硝酸盐的自燃烧反应，以及葡萄糖与甘氨酸的美拉德反应产生大量气体，促使聚合物膨胀形成特殊结构。

Conclusion

总之，我们开发了一种基于Al₂O₃辅助的非晶-晶态TMOs合成策略。作为概念验证，成功制备了包括Fe₂O₃、CuO、NiO和Co₃O₄在内的多种单金属纳米氧化物，证明了该方法的普适性。更重要的是，该策略可有效实现芬顿污泥的资源化利用，开发出具有高活性的废水处理催化剂。