近日，304.cam永利集团地环学院吴西林副教授在国际期刊Water Research上发表了题为A single-atom manganese nanozyme mediated membrane reactor for water decontamination的研究论文。Water Research是环境领域两大顶刊之一，也是自然指数源刊，最新影响因子为11.4。
单原子纳米酶具有较高的催化活性和选择性，正逐渐成为环境应用中的先进非均相催化剂。吴西林副教授领衔的研究组创新性地合成并表征了一种单原子锰掺杂碳氮化合物（SA-Mn-CN）纳米酶，并将其集成到聚偏氟乙烯（PVDF）膜中，用于高级水处理应用。该SA-Mn-CN纳米酶展现出类似过氧化物酶的高活性，能够高效催化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）的氧化反应，并生成活性氧物种（ROS），实现有效的抗菌效果。值得注意的是，SA-Mn-CN/PVDF膜表现出增强的水通量、优异的抗污性能以及有机污染物的超快速降解动力学。机制研究表明，纳米酶通过过一硫酸盐（PMS）活化，选择性生成Mn(IV)-氧物种，这是高效氧化过程的关键。在连续流操作中，该集成膜系统能够高效去除多种有机微污染物（1 min内去除率超过92%），并表现出出色的稳定性和极低的锰离子浸出量。与传统的高级氧化工艺（AOPs）/膜系统相比，SA-Mn-CN/PVDF/PMS系统在生成活性物种方面具有更高的催化活性和选择性，工作pH范围广（pH＝3-11），并且在反洗条件下具有优异的稳定性和可重复使用性。该装置级AOPs/膜系统在细菌灭活和污染物降解方面证明了其有效性，验证了SA-Mn-CN/PVDF膜在实际水净化中的巨大应用潜力。本研究开创了仿酶纳米酶膜的发展领域，为废水处理提供了一种可持续的高性能解决方案，并为纳米酶基催化膜在环境应用中的设计设立了新的标杆。
研究图形摘要。图片来源 地环学院
304.cam永利集团地理与环境科学学院硕士研究生孙佳豪为论文第一作者，地理与环境科学学院吴西林副教授和林红军教授为论文的共同通讯作者，304.cam永利集团为论文唯一完成单位。本研究得到国家自然科学基金项目（52300112）、金华市科技项目（2023-3-080）和浙江省重点研发计划项目（2023C03147）的支持。
编辑：盛灿灿
