4月22日，國際著名期刊《自然通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表了學校資源環(huán)境學院劉琳東副教授的研究論文《質子耦合的電子轉移控制固水界面引發(fā)的過氧化物活化》(Proton-coupled electron transfer controls peroxide activation initiated by a solid-water interface)。該研究首次證實了質子與電子在固-水界面氧化反應中的協同作用機制，為高級氧化技術發(fā)展提供了新理論依據，并為開發(fā)高效、低能耗的分散式水處理技術提供了重要理論框架。

分散式水處理技術因其在成本和節(jié)能方面優(yōu)于傳統的集中式系統而日益受到重視?；谶^氧化物的分散式高級氧化工藝雖具潛力，但其反應機制長期被認為由單一電子轉移驅動。該研究通過原位定量實驗與熱力學分析，揭示了在典型過渡金屬氧化物催化的過氧化物活化過程中，質子與電子以1:1的嚴格比例耦合轉移，形成高活性金屬（氧）中間體，顯著提升污染物氧化效率。這一發(fā)現突破了傳統認知，首次從實驗和熱力學角度證實了質子-電子耦合轉移在固-液界面的核心作用。

研究人員通過調控界面質子活度，實現了催化活性的顯著提升，并驗證了該機制在酚類、苯胺等污染物高效聚合降解中的普適性。與傳統技術相比，基于質子-電子耦合轉移的氧化技術可大幅降低化學試劑與能源消耗，推動水處理從“完全礦化”轉向“可控聚合”，減少碳排放并實現資源回收。該成果為設計高性能催化劑、開發(fā)分散式水處理系統提供了理論基礎，對解決偏遠地區(qū)供水及工業(yè)廢水治理具有重要意義。

西南大學為論文第一完成單位。劉琳東副教授為唯一通訊作者，碩士生陳見華、李婉婷為共同第一作者。該工作得到了重慶市自然科學基金、四川省自然科學基金以及西南大學中央高?；緲I(yè)務費等科技項目大力支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58917-w