4月22日，國際著名期刊《自然通訊》（Nature Communications）在線發表了學校資源環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，為高級氧化技術發展提供了新理論依據，并為開發高效、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能方面優于傳統的集中式系統而日益受到重視。基于過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、開發分散式水處理系統提供了理論基礎，對解決偏遠地區供水及工業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校基本業務費等科技項目大力支持。

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