类芬顿反应可以产生高活性氧物种(ROs)，为水污染控制提供了一种有前途的解决方案。有效的水处理需要同时满足选择性和安全性要求。前者是指复杂水基体对目标污染物的选择性降解，而后者则要求降解产物的毒性较低。包括羟基自由基(•OH)和硫酸自由基(SO4•−)在内的自由基具有很强的氧化能力，并且可以通过矿化反应来解毒污染物，而这些自由基的实际应用受到选择性差的严重阻碍。

单线态氧(1O2)是一种具有轻度氧化能力的重要非自由基活性氧物种，可以选择性地降解目标污染物，但是产物或中间体有时具有高毒性。因此，传统活性氧物种的活性和选择性之间的平衡是目前水处理领域的瓶颈。

高价Fe(IV)-oxo (FeIV=O)的配位工程有望打破传统活性氧物种的活性-选择性平衡，而调节非均相FeIV=O氧化行为仍未被探索。

基于此，广东工业大学韩彬课题组通过改变Fe-Nx SACs的配位数，提出了一种可行的方法来调节非均相FeIV=O的生成和氧化行为。具体而言，研究人员采用H2辅助热解的方法，在不同温度下合成了三种Fe-Nx SAC (x=4、3和2)。通过PMS活化，Fe-N2 SAC在FeIV=O生成方面表现出显著的性能，从而可以在几十秒内选择性地去除一系列污染物，并且具有良好的抗环境干扰能力和与水基质的良好相容性，优于迄今为止报道的大多数同类型系统。

原位光谱和理论模拟表明，低配位Fe-Nx SAC催化剂有利于通过PMS活化产生FeIV=O，从而提供更多的电子以促进关键*SO4H中间体的解吸。由于它们对磺胺甲恶唑(SMX)分子具有不同的攻击位点，Fe-N2 SACs介导的FeIV=O (FeIVN2=O)可以将SMX氧化成毒性较低的小分子，而FeIVN4=O则通过涉及N-N偶联更复杂的氧化途径产生一系列毒性更高的偶氮化合物。

总的来说，该项工作在原子水平上揭示了非均相FeIV=O的配位生成/氧化关系，为设计针对各种氧化过程的强非均相FeIV=O提供了理论依据。

文献信息

Coordination engineering of heterogeneous high-valent Fe(IV)-oxo for safe removal of pollutants via powerful Fenton-like reactions. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-54225-x