在芬顿催化技术中，H2O2与Fe2+反应能生成具有高氧化活性的羟基自由基（·OH），因而在水处理领域引起了非常广泛的关注。·OH的氧化还原电位高达2.73V，因此·OH能以非选择性的方式高效地降解绝大多数的有机污染物。尽管如此，均相芬顿反应也存在一些缺点阻碍其应用，如：H2O2的消耗高、适宜pH范围窄（pH≈3）及产生大量的氢氧化铁污泥等。
为了解决均相芬顿反应中存在的这些问题，许多研究者逐渐将研究重心转向异相芬顿反应。在异相芬顿反应中，固相催化剂中Fe能与H2O2反应生成·OH，这个过程避免了氢氧化铁污泥的产生。在大多数的异相芬顿催化剂中，Fe的主要存在形式为三价铁，而H2O2还原Fe(III)生成Fe(II)的反应速率常数仅为0.001–0.01M-1s-1。因此，Fe(II)的再生是异相芬顿反应过程中的限速步骤，决定了整个异相芬顿反应的效率。
中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室的朱雁平研究选取施式矿物（Sh）作为异相芬顿催化剂的代表，在其表面负载TiO2半导体，制备出了TiO2/Sh复合芬顿催化剂。研究发现，TiO2产生的光生电子可持续不断传递给Sh，加速Fe(III)还原为Fe(II)，从而显著地提升了Sh的芬顿催化活性，解决了抑制异相芬顿催化反应的限速问题（图1）。此外，与Sh相比，TiO2/Sh的铁溶出度较低，经过四次循环后仍保持较高的催化稳定性。结合TiO2/Sh复合材料合成方法简单，成本低廉等优点，该复合材料有望作为一种具有广阔的应用前景的材料应用于芬顿催化技术中。
该研究得到国家自然基金（41572031）、广东省科技规划项目（2017B030314175）、国家优秀青年专业人才支持计划和中国留学基金委支持，研究成果论文已发表在Journal of Environmental Sciences上。
论文信息：Zhu Yanping, Zeng Chun, Zhu Runliang, Xu Yin, Wang Xingyan, Zhou Huijun, Zhu Jianxi, He Hongping. TiO2/Schwertmannite nanocomposites as superior co-catalysts in heterogeneous photo-Fenton process [J]. Journal of Environmental Sciences, 2019, 80: 208-217.
链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001074218327244
图1. TiO2/Sh光助芬顿体系中的可能机理图