近日，我校化学工程学院绿色化工与废物资源化协同创新团队在化工类顶刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，TOP，IF=13.2）上发表题为“In-situ Construction of Metastable High-Valent Nickel-Oxo Species Triggers Oligomerization for Organic Wastewater Purification”的研究论文。该论文由游俊杰博士为第一作者，我校刘小楠教授为通讯作者。
高级氧化是当前深度去除水体有机污染物的核心技术之一，但传统自由基型高级氧化过程通常将有机污染物彻底矿化（转化为CO2和H2O），存在氧化剂消耗大、碳排放高等不足。研究团队通过开发氧空位调控的纳米NiO催化剂，创新性地构建了一种以亚稳态高价镍 氧物种（Niδ⁺=O）为主导的非自由基高级氧化体系。该体系不追求污染物的完全矿化，而是利用Niδ⁺=O的单电子氧化能力，触发酚类污染物发生自由基偶联反应，生成寡聚体产物，从而实现污染物的高效去除。这一寡聚化路径显著降低了氧化剂消耗和碳排放，为水污染控制提供了一种与传统矿化路径截然不同的绿色新策略。
团队结合光谱学、电化学分析和密度泛函理论计算，系统揭示了氧空位对催化剂表面电荷分布和能带结构的调控作用。实验证明，氧空位浓度与双酚A去除速率呈正线性相关（R2=0.696），确立了氧空位为关键活性位点。通过探针实验、电子顺磁共振、程序升温还原及开路电位等手段，明确排除了传统电子转移路径，证实体系中占主导作用的是亚稳态Niδ⁺=O物种，而单线态氧（1O2）作为其中间体参与其生成。进一步以苯酚为模型化合物，结合阿魏酸淬灭实验和MALDI-TOF/MS分析，证明Niδ⁺=O通过单电子氧化产生苯氧自由基，进而发生自由基偶联生成寡聚体，该机理同样适用于双酚A的寡聚化去除。总有机碳分析显示体系以寡聚化为主导路径，有效避免了完全矿化带来的高氧化剂消耗和碳排放。研究还通过定量构效关系分析，发现污染物的单电子氧化电位是控制其去除效率的关键因素，为预测和拓展该体系对卤代芳烃等污染物的适用性提供了理论依据。
此项研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、四川省科技计划项目、四川轻化工大学“盐都百千万英才计划”创新团队、四川轻化工大学“652”科研创新团队及人才引进项目等联合资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.177589
