通過合理調整配位環(huán)境，在單原子催化劑（SACs）中構建更富電子的活性位點，可有效地提高基于異質過一硫酸鹽（PMS）的類-芬頓反應效果，但這仍然是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。
基于此，南開大學展思輝教授和周啟星教授等人報道了一種將富-電子的Ru雙原子位點固定在N摻雜碳上的電催化劑（Ru2N6-C），用于水凈化中的PMS活化。Ru2N6-C催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性和可靠性，降解萘普生的效率達到了153.95 min-1 M-1。
通過DFT計算，作者研究了Ru2N6-C優(yōu)異的PMS活化機理。2D電子密度圖像顯示，Ru2N6中相鄰的Ru和Ru原子之間存在富電子現(xiàn)象，從而形成富電子的活性中心，在含O中間體的吸附/活化方面具有很大的潛力。
2D電子密度圖和EPR均表明，富含電子的Ru2N6-C催化劑可為PMS提供更多的電子，有助于類-芬頓反應。當PMS的O-O鍵以Yeager-吸附模型的形式吸附在Ru2N6-C的Ru2位點上時，其吸附能比Pauling-吸附模型中單獨Fe位點的吸附能更強和更高，表明雙原子位點可以通過橋式吸附促進PMS對PMS的吸附過程。
此外，Ru的4d軌道和O的2p軌道的電子在費米能級附近有很強的軌道重疊，表明PMS中Ru和O原子之間存在很強的相互作用?？傊?，電子相互作用可以看作是過渡金屬d態(tài)與吸附質價態(tài)之間的耦合，導致了分離的成鍵和反鍵態(tài)。對比Fe 3d軌道，Ru 4d軌道的?d更接近費米能級，d軌道與O 2p軌道重疊更強，表明Ru 4d軌道上的電子可能暗示PMS對Ru2N6位點的結合親和力增強。
因此，Ru2N6-C在活化PMS過程中形成的ROS對有機化合物表現(xiàn)出較強的氧化能力，促進了有機污染物的降解。
Highly Efficient Peroxymonosulfate Activation on Electron-Enriched Ruthenium Dual-Atom Sites Catalysts for Enhanced Water Purification. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202308204.
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