近日，生态与环境学院青年教师吴丽颖在环境催化与水污染控制领域取得新进展，相关研究成果以“Oxygen-Vacancies-Bridged Cu₂O/Cu Heterojunction Enables Closed-Loop Electron Cycling for Bidirectional Peracetic Acid Activation in Fenton-like Reactions”为题发表于环境科学与工程领域国际权威期刊《Environmental Science & Technology》（ES&T）。论文第一作者为生态与环境学院青年教师吴丽颖，通讯作者为哈尔滨工业大学马军院士团队孙志强教授，安徽师范大学为该论文第一完成单位。

过氧乙酸（PAA）因具有高效、广谱和环境友好等特点，被广泛关注于新型高级氧化水处理技术。然而，传统过氧化物活化过程通常依赖单向电子转移，一个氧化剂分子往往只能产生一种主要活性物种，导致氧化剂利用效率和电子循环能力受限。如何通过催化剂电子结构调控，实现自由基与非自由基路径的协同，是提升高级氧化过程效率的重要科学问题。针对这一问题，研究团队构建了氧空位桥联Cu₂O/Cu异质结催化剂（Vo-Cu₂O/Cu），利用氧空位调控异质界面的电子结构，构建电子不对称活性位点，实现了单个PAA分子的双向活化。研究发现，氧空位诱导的电子离域促进Cu₂O与Cu之间的界面电子传递，并形成PAA与不同活性位点之间的双配位结构。在此基础上，单个PAA分子能够同步产生•OH和非自由基活性物种，并通过污染物参与的闭环电子循环实现电子持续利用。

该机制显著提升了污染物降解和矿化性能。以典型抗生素磺胺甲噁唑（SMX）为目标污染物时，Vo-Cu₂O/Cu/PAA体系实现了约93%的SMX去除率，其二阶氧化速率常数较Cu₂O/PAA体系提高约33倍；体系TOC去除率达到约62%，较传统体系提高约1.5倍。与此同时，直接电子转移路径（ETP）对污染物降解的贡献达到约46.90%，PAA利用效率提高约1.5倍，体现出自由基与非自由基路径协同强化的优势。进一步研究表明，该催化体系具有良好的复杂水质适应性，对Cl⁻、SO₄²⁻、CO₃²⁻、HCO₃⁻、PO₄³⁻及腐殖酸等常见水体组分具有较强抗干扰能力，并在实际二级出水和河水中分别实现了95.8%和87.3%的SMX去除率。此外，催化剂表现出良好的稳定性，在连续循环使用过程中仍保持较高的PAA活化能力，并成功应用于连续流膜反应体系，为实际水处理应用提供了进一步验证。

该研究揭示了氧空位调控界面电子流并驱动单分子氧化剂双向活化的新机制，突破了传统高级氧化体系中自由基氧化能力与非自由基选择性之间的限制，为高效氧化剂利用及新型水处理催化材料的理性设计提供了新的思路。