過硫酸鹽(PMS)可以通過光照、超聲、熱、電和催化劑等方法活化產生活性氧物種(ROS)，從而有效降解和礦化廢水中的有機污染物。其中，過渡金屬催化劑具有氧化態多樣、操作可控和成本低等優點，在PMS活化中表現出良好的性能。然而，單組分金屬催化劑在反應過程中由于高價態的產生往往導致催化活性不足。

同時，粉末狀催化劑在反應環境中的分散性使得催化劑難以回收，并且金屬離子的浸出也不利于其應用。因此，設計具有優異催化性能的新型PMS活化材料以克服過渡金屬基催化劑的缺點至關重要。

近日，哈爾濱工業大學王威、劉冬梅，蘇黎世聯邦理工學院王京等設計了一種S型異質結構PBA/MoS₂@殼聚糖水凝膠(PBA/MoS₂@CSH)催化劑，用于光激發下協同活化PMS以促進多相催化氧化過程。

與傳統的PMS活化機理相比，所制備的PBA/MoS₂@CSH催化劑中的過渡金屬(CoFe PBA)和助催化劑(MoS₂)能夠通過金屬價態之間的循環有效地活化PMS，而且PBA/MoS₂界面電場增強了光生載流子通過S型途徑高效轉移，進一步促進PMS活化和去除多西環素(DC)。

此外，與傳統的粉末催化劑不同，PBA/MoS₂@CSH通過天然高分子殼聚糖交聯成具有三維高分子鏈閉合網絡的毫米級水凝膠珠，這有利于在高級氧化過程中使PMS更快地富集到活性位點，加速氧化還原反應，導致DC通過自由基/非自由基降解。這可以減少過渡金屬活化劑的使用，并且CSH的活性-NH₂和-OH基團能夠限制金屬離子的浸出，提高催化劑的穩定性。同時，PBA/MoS₂@CSH可以很容易地從水溶液中分離出來，方便在實際中的回收再利用。

總的來說，該項工作深入研究了光激發S型異質結界面電場高效電子轉移的機理，揭示了光生載流子與PMS活化的協同效應，為未來PMS活化功能材料在水體修復領域的開發和應用提供了指導。

Enhanced and synergistic catalytic activation by photoexcitation driven S?scheme heterojunction hydrogel interface electric field. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-42542-6