我校环境与安全工程学院张学军团队继在Applied Catalysis B: Environment and Energy. （2025, 384, 126199）上发表含氯挥发性有机物催化净化成果后，再次在该期刊报道了最新成果，题为“Single-atom cobalt doping bridges photo-induced radicals and thermally activated oxygen for photothermal oxidation of toluene-acetone mixtures”（DOI: 10.1016/j.apcatb.2025.126199）。本研究成功在OMS-2载体上构建了原子级分散且稳定锚定的钴物种，并系统评估了其对挥发性有机化合物（VOCs，包括甲苯、丙酮和乙酸乙酯）氧化反应的催化性能。我校为本研究第一完成单位，环境与安全工程学院陈希副教授为第一作者，理学院刘威副教授和环境与安全工程学院张学军教授为共同通讯作者。

研究发现单原子Co的加入，通过部分取代OMS-2晶格中的K和Mn位点，改变了Mn的配位环境，削弱了Mn-O键，从而调节了Mn⁴⁺比例及低温可还原性。同时，Co掺杂显著提升了晶格氧的浓度与迁移率，这对实现VOCs的深度氧化至关重要。此外，单原子钴促进了光致活性氧物种（如·OH、¹O₂和O₂^-）的生成，加速了电子传递和氧物种的光诱导活化，从而大幅提升催化剂的催化活性。具体来说（下图），2.8 wt.% Co/OMS-2催化剂表现出最佳性能：在光热催化（PATCO）条件下，甲苯的T₉₀（达到90%转化率的温度）仅为170 °C，相较于热催化（TCO）降低了65 °C；丙酮的T₉₀为129 °C，显著低于其他催化剂。此外，在甲苯-丙酮混合体系中，该催化剂展现出优异的协同效应，甲苯T₉₀ = 164 °C，丙酮T₉₀ = 107 °C。这表明，单原子钴掺杂不仅显著提升了催化剂的低温活性，还有效克服了混合VOCs体系中常见的相互抑制问题，为复杂VOCs的高效治理提供了有力支持。

图 催化性能与稳定性研究

本工作得到了国家自然科学基金（22406133）、辽宁省自然科学基金B类（2025-YQ-06）、沈阳化工大学优青托举计划（2023YQ002）、辽宁省应用基础研究计划（2025JH2/101330013）等项目支持。