Katalysatoren met één atoom (SAC's) zijn veelbelovende materialen geworden voor geavanceerde oxidatieprocessen (AOP's) vanwege hun hoge efficiëntie, selectiviteit en stabiliteit. AOP's worden veel gebruikt voor waterzuivering en omvatten de vorming van zeer reactieve hydroxylradicalen (OH) die organische verontreinigende stoffen kunnen oxideren en afbreken. In deze studie onderzochten wetenschappers de impact van SAC’s op de prestaties van AOP’s voor waterzuivering.

De wetenschappers gebruikten een verscheidenheid aan technieken, waaronder röntgendiffractie, transmissie-elektronenmicroscopie en röntgenfoto-elektronenspectroscopie, om de structuur en samenstelling van de SAC's te karakteriseren. Ze gebruikten ook verschillende spectroscopische methoden, zoals elektronenparamagnetische resonantie en fluorescentiespectroscopie, om de vorming en reactiviteit van OH-radicalen in aanwezigheid van de SAC's te bestuderen.

Hun resultaten toonden aan dat de SAC's uitstekende katalytische activiteit en stabiliteit vertoonden in de AOP's. De SAC's waren in staat peroxymonosulfaat (PMS), een veelgebruikt oxidatiemiddel dat in AOP's wordt gebruikt, efficiënt te activeren om OH-radicalen te produceren. De door de SAC's gegenereerde OH-radicalen waren zeer reactief en in staat een breed scala aan organische verontreinigende stoffen af ​​te breken, waaronder antibiotica, pesticiden en kleurstoffen.

De wetenschappers ontdekten ook dat de katalytische activiteit van de SAC's werd beïnvloed door hun structuur en samenstelling. SAC's met hogere metaalbelastingen en meer blootgestelde actieve plaatsen vertoonden bijvoorbeeld een hogere katalytische activiteit. Bovendien speelde het type metaal dat in de SAC's werd gebruikt een cruciale rol bij het bepalen van hun activiteit en selectiviteit.

Over het geheel genomen heeft de studie het potentieel van SAC's aangetoond voor het verbeteren van de efficiëntie en effectiviteit van AOP's bij waterzuivering. De inzichten uit dit onderzoek kunnen als leidraad dienen voor het ontwerp en de ontwikkeling van efficiëntere en duurzamere katalysatoren voor AOP's, en dragen bij aan de vooruitgang van waterbehandelingstechnologieën.