近日，哈尔滨工业大学教授李智灵课题组联合阿德莱德大学教授段晓光在水污染控制与资源循环领域取得重要进展。他们深化了对卤代有机污染物定向聚合机制的科学认知，为发展水处理资源化的低碳技术范式奠定了重要基础。相关成果发表在《自然·通讯》。

“聚合-高级氧化工艺”可通过选择性催化路径，将水中有机污染物定向转化为易分离的固相产物，实现污染物高效去除和资源回收。然而，技术应用却受限于对反应路径和产物选择性的精确调控，以及催化体系的长期稳定性。这一挑战对于卤代有机物尤为突出——卤素取代基的强吸电子效应导致自由基中间体稳定性差、链增长反应受阻，最终生成有毒的低卤代聚合物，难以实现卤代有机物升级循环目标。

本工作中，团队开发了一种轴向氮配位的单原子铁催化剂，通过对2,4,6-三氯酚的强电子吸引触发电子转移路径，实现了完全脱氯并高效转化为寡聚物产物。氮化碳载体优异的电荷约束特性使得氧化剂转化为活性表面羟基中间体，对有机氯实现亲核取代的同时，驱动羟基化副产物的C-O交联聚合，展现出超高的电子利用效率。

该集成“脱氯-羟基化-聚合”过程可放大至装置规模的水处理，具有优异的稳定性。收集的寡聚物可加工制成工业级塑料产品，降低约31%的材料成本和约78%的碳足迹。