类芬顿过程中Fe(III)的快速还原是提高催化反应效率的主要因素之一。双金属型催化剂能够通过各金属中心之间的协同作用来促进Haber-Weiss循环，实现Fe(III)的快速还原。目前，关于双金属类芬顿催化剂的研究多集中于Fe-Cu、Fe-Ce等新型铁基催化剂的开发，并且双活性中心之间的作用也普遍被认为是双活性中心之间的氧化还原电势差所诱导的。然而，Cu、Ce等过渡金属本身具有活化H2O2的能力。而且，催化剂合成过程中结构的不可控性也使得在研究催化机制的过程中存在很多难以归一化的因素。因此，在区分双活性中心作用规律的过程中需要可控的手段来尽可能排除结构上的差异，进而深入探究双活性中心之间的作用机制。
该工作借助MOFs结构的均一性和可调控性，以UiOs系列材料为载体制备了Fe3O4@UiOs型类芬顿催化剂，并探究Zr-Fe双中心的协同增效作用机制。UiOs中的Zr中心虽然本身不直接产生活性物质，但是能够强化类芬顿过程电子传递。其作用体现在：1. 作为电子缓冲体系接收O2-提供的电子，并将其转化为第一激发态的1O2。2. 促进Fe(III)/Fe(II)循环，产生更多的HO。同时，通过UiO-66和UiO-67两种材料的对比发现，Zr中心的电荷密度会影响到1O2和HO生成，较高的Zr中心电荷密度有利于上述过程的进行。非直接催化型Zr中心的引入为双活性中心之间协同作用机制提供了新的选择。并且，以MOFs为工具探究双中心协同作用过程的方式也为新型铁基类芬顿催化剂的开发和设计提供了新思路。
上述研究以“The nature and catalytic reactivity of UiO-66 supported Fe3O4 nanoparticles provide new insights into Fe-Zr dual active centers in Fenton-like reactions”为题，近日发表在环境领域专业期刊Applied Catalysis B: Environmental (https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.119943)。课题组博士研究生尹越为第一作者，张炜铭教授为论文通讯作者。南京农业大学陆隽鹤教授，南京大学潘丙才教授等人为共同作者。研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。
