近日，中国科学技术大学环境学院在高价金属氧物种驱动水污染物高效去除领域取得新进展。研究团队构建了一种基于锰离子、1,10-邻菲罗啉配体和高碘酸盐活化的高级氧化体系，实现了典型抗生素污染物的快速、稳定去除。相关成果以 “Dinuclear High-Valent Manganese–Oxo Complex with Cyclic Open-Closed Diamond Core for Robust Water Decontamination” 为题发表于 Environmental Science & Technology。

难降解有机污染物的高效去除是水污染控制领域的重要问题。高价金属氧物种具有较强氧化能力和较高选择性，是非自由基高级氧化过程中的重要活性物种。然而，已有体系通常依赖单核金属配合物，存在配体易自降解、活性物种结构难以直接解析等问题，限制了机制认识和体系优化。针对上述问题，本研究采用具有刚性芳香骨架的邻菲罗啉作为锰离子配体，构建 Mn²⁺/phen/PI 反应体系。该体系可形成具有双核钻石型核心结构的高价锰氧配合物。研究表明，该体系对磺胺甲噁唑表现出快速去除能力，其反应动力学较典型异相高碘酸盐氧化体系提高 2–5 个数量级。自由基淬灭、EPR、PMSO 探针和同位素标记实验表明，体系中的主导活性物种为高价锰氧物种，而非传统自由基。机制研究揭示，该双核锰氧配合物可在高碘酸盐作用下发生动态“闭合—开放”核心结构转化：稳定闭合核结构经活化形成高亲电性的开放核结构，促进污染物氧化；反应后结构可回到闭合状态并再次被活化。该循环机制解释了体系兼具高活性与稳定性的原因。该体系在自来水、湖水和实际市政废水中均表现出良好去除效果，并可通过树脂负载实现连续流运行。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c14346