近日，环境学院邱宇平教授团队在Nature Communications发表题为“Low-gas-flow strategy boosts hierarchical porosity of ZIF-8 single-atom catalysts for efficient adsorption-driven degradation”的研究论文。该研究摈弃了传统繁琐步骤，仅通过单纯调控载气流速，便实现了金属有机框架材料复杂分级多孔结构的构筑，深刻诠释了“少即是多”的科研智慧。
传统制备策略（牺牲模板法和刻蚀法）如同“做加法”，依赖于多助剂添加和多工序调控，整体难度较高，不利于规模制备。本研究反其道而行之“做减法”，创新提出了低载气流速策略。团队发现，只需调低热解过程中的氮气流速，以维持炉内天然高湿环境，就能自然触发级联反应：骨架中的Zn2+转化为ZnO纳米颗粒，进而还原为金属Zn纳米颗粒，并最终挥发致孔。此过程可在完全不破坏催化位点的前提下，自发形成介孔-微孔互连的分级多孔网络结构（图1）。
图1. 载气流速调控ZIF-8衍生单原子催化剂分级孔结构及内在机制
这一极简调控手段还促成了材料“吸附-催化”的深度协同，实现了双酚A污染物的快速降解。原位表征与计算揭示了其内在机制：限域微环境中的金属单原子以碳基质为桥梁，可直接提取吸附态污染物的电子。这一定向电子转移过程有效增加了催化位点的局域电子密度，从而大幅强化了其对过一硫酸盐的活化效能（图2）。该研究为高效单原子催化剂的设计与构筑提供了全新思路。
图2. 低流速策略强化吸附驱动催化行为及内在的深层电子机制解析
我院2022级博士生梁贵伟为论文第一作者，邱宇平教授为通讯作者。论文合作者还包括南京大学潘丙才教授和我院付融冰教授，以及杨舒亦、谢娅萍和刘婷然三位硕士生。该研究得到了国家重点研发计划和上海市农业科技创新项目的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-77018-w
